機電控制工程基礎作業(yè)-1答案

1、機電控制工程基礎第1次作業(yè)第1章一、簡答1什么是自動控制？ 是相對于人工控制而言的，就是在沒有人直接參與的情況下，利用控制裝置使生產(chǎn)過程或被控對象的某一物理量(輸出量)準確地按照給定的規(guī)律(輸入量)運行或變化。2控制系統(tǒng)的基本要求有哪些？控制系統(tǒng)的基本要求：穩(wěn)定性、快速性和準確性(穩(wěn)態(tài)精度)，即穩(wěn)、快、準3什么是自動控制系統(tǒng)？指能夠?qū)Ρ豢刂茖ο蟮墓ぷ鳡顟B(tài)進行自動控制的系統(tǒng)。它一般由控制裝置和被控制對象組成。4反饋控制系統(tǒng)是指什么反饋？反饋控制系統(tǒng)是負反饋5什么是反饋？什么是正反饋？什么是負反饋？從系統(tǒng)(或元件)輸出端取出信號，經(jīng)過變換后加到系統(tǒng)(或元件)輸入端，這就是反饋。當它與輸入信號符號相

2、同，即反饋結果有利于加強輸入信號的作用時叫正反饋。反之，符號相反抵消輸入信號作用時叫負反饋。6什么叫做反饋控制系統(tǒng)？從系統(tǒng)(或元件)輸出端取出信號，經(jīng)過變換后加到系統(tǒng)(或元件)輸入端，這樣的系統(tǒng)稱為反饋控制系統(tǒng)7控制系統(tǒng)按其結構可分為哪3類？開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)和復合控制系統(tǒng)8舉例說明什么是隨動系統(tǒng)。如雷達自動跟蹤系統(tǒng)，火炮自動瞄準系統(tǒng)，各種電信號筆記錄儀等9自動控制技術具有什么優(yōu)點？ 極大地提高了勞動生產(chǎn)率； 提高了產(chǎn)品的質(zhì)量； 減輕了人們的勞動強度，使人們從繁重的勞動中解放出來，去從事更有效的勞動； 由于近代科學技術的發(fā)展，許多生產(chǎn)過程依靠人們的腦力和體力直接操作是難以實現(xiàn)的，還有許

3、多生產(chǎn)過程因人的生理所限而不能由人工操作，如原子能生產(chǎn)，深水作業(yè)以及火箭或?qū)椀闹茖У鹊?。在這種情況下，自動控制更加顯示出其巨大的作用。10對于一般的控制系統(tǒng)，當給定量或擾動量突然增加某一給定值時，輸出量的暫態(tài)過程可能有幾種情況？單調(diào)過程、衰減振蕩過程、持續(xù)振蕩過程、發(fā)散振蕩過程二、判斷1自動控制中的基本的控制方式有開環(huán)控制、閉環(huán)控制和復合控制。 正確2系統(tǒng)的動態(tài)性能指標主要有調(diào)節(jié)時間和超調(diào)量，穩(wěn)態(tài)性能指標為穩(wěn)態(tài)誤差。 正確 3如果系統(tǒng)的輸出端和輸入端之間不存在反饋回路，輸出量對系統(tǒng)的控制作用沒有影響時，這樣的系統(tǒng)就稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。 正確4凡是系統(tǒng)的輸出端與輸入端間存在反饋回路，即輸出量對控

4、制作用能有直接影響的系統(tǒng)，叫做閉環(huán)系統(tǒng)。 正確5無靜差系統(tǒng)的特點是當被控制量與給定值不相等時，系統(tǒng)才能穩(wěn)定。 錯誤6對于一個閉環(huán)自動控制系統(tǒng)，如果其暫態(tài)過程不穩(wěn)定，系統(tǒng)可以工作。 錯誤 7疊加性和齊次性是鑒別系統(tǒng)是否為線性系統(tǒng)的根據(jù)。 正確8線性微分方程的各項系數(shù)為常數(shù)時，稱為定常系統(tǒng)。 正確第2章一、簡答1什么是數(shù)學模型？描述系統(tǒng)輸入變量、輸出變量以及系統(tǒng)內(nèi)部各變量間關系的數(shù)學表達式2建立控制系統(tǒng)數(shù)學模型的主要方法哪些？建立控制系統(tǒng)數(shù)學模型的主要方法有解析法和實驗法3什么是系統(tǒng)的傳遞函數(shù)？在線性定常系統(tǒng)中，初始條件為零時，系統(tǒng)(或元件)輸出的拉氏變換Xc(s)和輸入的拉氏變換Xr(s)之比稱

5、為系統(tǒng)(或元件)的傳遞函數(shù)4單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)，則其閉環(huán)傳遞函數(shù)是什么？5二階閉環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)標準型是什么？其中的變量有什么含義？n-無阻尼自然頻率或固有頻率，； -阻尼比，。 6微分環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)表達式各是什么？一階微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)表達式G(s)=Xc(s)/Xr(s)=Ks二階微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)表達式積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)表達式G(s)=Xc(s)/Xr(s)=K/s7振蕩環(huán)節(jié)包含兩種形式的儲能元件，并且所儲存的能量相互轉(zhuǎn)換，輸出量具有振蕩的性質(zhì)。設振蕩環(huán)節(jié)的輸出量為xc，輸入量為xr，其運動方程式和傳遞函數(shù)是什么？振蕩環(huán)節(jié)的運動方程式為其傳遞函數(shù)為 二、判斷

6、1 傳遞函數(shù)只與系統(tǒng)結構參數(shù)有關，與輸出量、輸入量無關。 錯誤2對于非線性函數(shù)的線性化方法有兩種：一種方法是在一定條件下，忽略非線性因素。另一種方法就是切線法，或稱微小偏差法。 正確3在自動控制系統(tǒng)中，用來描述系統(tǒng)內(nèi)在規(guī)律的數(shù)學模型有許多不同的形式，在以單輸入、單輸出系統(tǒng)為研究目標的經(jīng)典控制理論中，常用的模型有微分方程、傳遞函數(shù)、動態(tài)結構圖、頻率特性等。 正確4. 控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差大小取決于系統(tǒng)結構參數(shù)和外輸入。 正確5傳遞函數(shù)是復變量s的有理真分式，分母多項式的次數(shù)n高于分子多項式的次數(shù)m，而且其所有系數(shù)均為實數(shù)。 正確6在復數(shù)平面內(nèi)，一定的傳遞函數(shù)有一定的零，極點分布圖與之相對應。正確7

7、傳遞函數(shù)是物理系統(tǒng)的數(shù)學模型，但不能反映物理系統(tǒng)的性質(zhì)，因而不同的物理系統(tǒng)不能有相同的傳遞函數(shù)。 錯誤 8自然界中真正的線性系統(tǒng)是不存在的。許多機電系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)等，在變量之間都包含著非線性關系。 正確 9實際的物理系統(tǒng)都是線性的系統(tǒng)。 錯誤 10 某環(huán)節(jié)的輸出量與輸入量的關系為，K是一個常數(shù)，則稱其為慣性環(huán)節(jié)。 錯誤11.慣性環(huán)節(jié)的時間常數(shù)越大，則系統(tǒng)的快速性越好。 錯誤 12系統(tǒng)的傳遞函數(shù)分母中的最高階若為n，則稱系統(tǒng)為n階系統(tǒng) 正確13已知線性系統(tǒng)的輸入x(t)，輸出y(t)，傳遞函數(shù)G(s)，則。正確14線性化是相對某一額定工作點進行的。工作點不同，得到線性化微分方程的系數(shù)也

8、不同。 正確15若使線性化具有足夠精度，調(diào)節(jié)過程中變量偏離工作點的偏差信號必須足夠小。正確三、設某系統(tǒng)可用下列一階微分方程近似描述，在零初始條件下，試確定該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。解：上式進行拉氏變化：得：四、如圖所示為一具有彈簧、阻尼器的機械平移系統(tǒng)。當外力作用于系統(tǒng)時，系統(tǒng)產(chǎn)生位移為xo。求該系統(tǒng)以xi(t)為輸入量，xo(t)為輸出量的運動微分方程式。書21頁 五、下圖為一具有電阻電感電容的無源網(wǎng)絡，求以電壓u為輸入，uc為輸出的系統(tǒng)微分方程式。解 根據(jù)基爾霍夫電路定律，有而 ，則上式可寫成如下形式 六、簡化下圖所示系統(tǒng)的結構圖，求系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。書39頁七、如圖所示的電網(wǎng)絡系統(tǒng)，其中ui為輸入電壓，uo為輸出電壓，試寫出此系統(tǒng)的微分方程和傳遞函數(shù)表達式。 八、在齒輪傳動中，若忽略嚙合間隙，則主動齒輪輸入轉(zhuǎn)速n1和從動齒輪輸出轉(zhuǎn)速n2之間的關系為n2=Z1.n1