机械控制工程基础参考B卷

《机械工程控制基础》课程考试一试卷B参照答案一.填空题1．对控制系统的基本要求一般可以归纳为稳固性、快速性和正确性。2．按系统有无反响，平时可将控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统。3．在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有微分方程、传达函数等。4．稳态偏差反响出稳态响应偏离系统希望值的程度，它用来衡量系统控制精度的程度。5．一阶系统1的单位阶跃响应的表达是1et/T。Ts16．有系统的性能指标依据其种类分为时域性能指标和频域性能指标。7．频率响应是线性定常系统对谐波输入的稳态响应。8．稳态偏差不但取决于系统自己的结构参数，并且与输入信号的种类有关。9．脉冲信号可以用来反响系统的抗冲击能力。阶跃信号的拉氏变换是1/s。二．如图为电路。求输入电压ui与输出电压u0之间的微分方程，并求出该电路的传达函数。uiRu0uiCRu0(a)(b)解答：跟据电压定律得u1Lui0iRCu0dtCu0d2u0(c)1du0d2uidt2RCdtdt2G(s)

RCsRCs1求拉氏变换与反变换1．求[0.5tet].解答：112s(s1)213s2．求[]解答：=3et6te2t三、解析题1、化简框图，并求出闭环传达函数H2(S)Xi(S)XO(S)G1(S)G2(S)G3(S)H1(S)图4解：H2Xi(s)+Xo(s)G1G2G3__H1/G3.Xi(s)G1GXo(s)2G3__1G2G3H2H/G13Xi(s)Xo(s)G1G2G31G2G3H2G1G2G3G1G2H12、图示机械系统由质量m、阻尼系数C、弹簧刚度K和外力f(t)构成的机械动力系统。图(a)中xo(t)是输出位移。当外力f(t)施加3牛顿阶跃力后，记录仪上记录质量m物体的时间响应曲线如（b）图所示。试求：1）该系统的微分方程数学模型和传达函数；2）该系统的弹簧刚度质量m、阻尼系数C、弹簧刚度k；3）时间响应性能指标：上涨时间ts、调整时间tr、振荡频数N、稳态偏差ess。x0f(t)x0(t)0.095k1.0cmt024图(a)机械系统图（b）响应曲线解答：解：1）对于该系统有：mx0tcx0tkx0tft故.Gs

1ms2csk2）求k由Laplace变换的终值定理可知：x0limx0tlimsX0sts0limsms213cskss03k而x0=1.0，所以k=3.求m，由Mpx0tpx0100%得：x0Mp0.0959.5%100%1.0又由式Mpe12100%求得=0.6将tp2,0.6代入tp12中，得n=1.96。dn再由kn2求得m=0.78。m求c由2cm，求得c=1.83.n3）求tsts32.55(取=0.05时)nts43.40(取=0.02时)n求tr120.91arctantr2.323d求N.1.512取=0.64=0.05时，N212取=0.02时，N=0.85求ess当输入为阶跃信号时，系统的稳态偏差为：ess

11Kp对于0型系统KpK1，代入式中求得：ess=0.53、已知某系统是单位负反响系统，其开环传达函数Gk10，则该系统在单5s1位脉冲、单位阶跃和单位恒速信号作用下的ess分别是多少？解答：该系统为单位负反响且为0型系统，k=11,所以该系统在单位阶跃和单位恒速信号作用下的ess分别是1、。11在单位脉冲信号作用下的稳态偏差为esslims1Xi(s)lims110H(s)[1G(s)H(s)]10s0s0115s4、设有以下列图的反响控制系统，试求依据劳斯判据确立传达函数k值的取值范围Xi(s)1kX0(s)×s(s1)(s5)X(s)-Ts1k解答：G(s)s(s1)(