機(jī)械控制工程基礎(chǔ)參考B卷

《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》課程考試一試卷B參照答案一.填空題1．對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求一般可以歸納為穩(wěn)固性、快速性和正確性。2．按系統(tǒng)有無反響，平時(shí)可將控制系統(tǒng)分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。3．在控制工程基礎(chǔ)課程中描述系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型有微分方程、傳達(dá)函數(shù)等。4．穩(wěn)態(tài)偏差反響出穩(wěn)態(tài)響應(yīng)偏離系統(tǒng)希望值的程度，它用來衡量系統(tǒng)控制精度的程度。5．一階系統(tǒng)1的單位階躍響應(yīng)的表達(dá)是1et/T。Ts16．有系統(tǒng)的性能指標(biāo)依據(jù)其種類分為時(shí)域性能指標(biāo)和頻域性能指標(biāo)。7．頻率響應(yīng)是線性定常系統(tǒng)對(duì)諧波輸入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。8．穩(wěn)態(tài)偏差不但取決于系統(tǒng)自己的結(jié)構(gòu)參數(shù)，并且與輸入信號(hào)的種類有關(guān)。9．脈沖信號(hào)可以用來反響系統(tǒng)的抗沖擊能力。階躍信號(hào)的拉氏變換是1/s。二．如圖為電路。求輸入電壓ui與輸出電壓u0之間的微分方程，并求出該電路的傳達(dá)函數(shù)。uiRu0uiCRu0(a)(b)解答：跟據(jù)電壓定律得u1Lui0iRCu0dtCu0d2u0(c)1du0d2uidt2RCdtdt2G(s)

RCsRCs1求拉氏變換與反變換1．求[0.5tet].解答：112s(s1)213s2．求[]解答：=3et6te2t三、解析題1、化簡(jiǎn)框圖，并求出閉環(huán)傳達(dá)函數(shù)H2(S)Xi(S)XO(S)G1(S)G2(S)G3(S)H1(S)圖4解：H2Xi(s)+Xo(s)G1G2G3__H1/G3.Xi(s)G1GXo(s)2G3__1G2G3H2H/G13Xi(s)Xo(s)G1G2G31G2G3H2G1G2G3G1G2H12、圖示機(jī)械系統(tǒng)由質(zhì)量m、阻尼系數(shù)C、彈簧剛度K和外力f(t)構(gòu)成的機(jī)械動(dòng)力系統(tǒng)。圖(a)中xo(t)是輸出位移。當(dāng)外力f(t)施加3牛頓階躍力后，記錄儀上記錄質(zhì)量m物體的時(shí)間響應(yīng)曲線如（b）圖所示。試求：1）該系統(tǒng)的微分方程數(shù)學(xué)模型和傳達(dá)函數(shù)；2）該系統(tǒng)的彈簧剛度質(zhì)量m、阻尼系數(shù)C、彈簧剛度k；3）時(shí)間響應(yīng)性能指標(biāo)：上漲時(shí)間ts、調(diào)整時(shí)間tr、振蕩頻數(shù)N、穩(wěn)態(tài)偏差ess。x0f(t)x0(t)0.095k1.0cmt024圖(a)機(jī)械系統(tǒng)圖（b）響應(yīng)曲線解答：解：1）對(duì)于該系統(tǒng)有：mx0tcx0tkx0tft故.Gs

1ms2csk2）求k由Laplace變換的終值定理可知：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將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時(shí))nts43.40(取=0.02時(shí))n求tr120.91arctantr2.323d求N.1.512取=0.64=0.05時(shí)，N212取=0.02時(shí)，N=0.85求ess當(dāng)輸入為階躍信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)偏差為：ess

11Kp對(duì)于0型系統(tǒng)KpK1，代入式中求得：ess=0.53、已知某系統(tǒng)是單位負(fù)反響系統(tǒng)，其開環(huán)傳達(dá)函數(shù)Gk10，則該系統(tǒng)在單5s1位脈沖、單位階躍和單位恒速信號(hào)作用下的ess分別是多少？解答：該系統(tǒng)為單位負(fù)反響且為0型系統(tǒng)，k=11,所以該系統(tǒng)在單位階躍和單位恒速信號(hào)作用下的ess分別是1、。11在單位脈沖信號(hào)作用下的穩(wěn)態(tài)偏差為esslims1Xi(s)lims110H(s)[1G(s)H(s)]10s0s0115s4、設(shè)有以下列圖的反響控制系統(tǒng)，試求依據(jù)勞斯判據(jù)確立傳達(dá)函數(shù)k值的取值范圍Xi(s)1kX0(s)×s(s1)(s5)X(s)-Ts1k解答：G(s)s(s1)(