機(jī)械控制工程基礎(chǔ)課后答案解析-董玉紅、徐莉萍主編

機(jī)械控制工程課后答案

1-1機(jī)械工程控制論的研究對(duì)象與任務(wù)是什么？

解機(jī)械工程控制論實(shí)質(zhì)上是研究機(jī)械一「_程技術(shù)中廣義系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)問題。具體地講,

機(jī)械工程控制論是研究機(jī)械工程廣義系統(tǒng)在一定的外界條件作用下從系統(tǒng)的一定初始條件

出發(fā)，所經(jīng)歷的由內(nèi)部的固有特性所決定的整個(gè)動(dòng)態(tài)歷程;研究這一系統(tǒng)及其輸入、輸出二

者之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。

機(jī)械工程控制論的任務(wù)可以分為以下五個(gè)方面：

(1)當(dāng)系統(tǒng)和輸人時(shí)，求出系統(tǒng)的輸出(響應(yīng))，即系統(tǒng)分析。

(2)當(dāng)系統(tǒng)和系統(tǒng)的理想輸出，設(shè)計(jì)輸入,即最優(yōu)控制。

(3)當(dāng)輸入和理想輸出，設(shè)計(jì)系統(tǒng)，即最優(yōu)設(shè)計(jì)。

(4)當(dāng)系統(tǒng)的輸人和輸出己知，求系統(tǒng)的構(gòu)造與參數(shù)，即系統(tǒng)辨識(shí)。

(5)輸出，確定系統(tǒng)，以識(shí)別輸入或輸入中的有關(guān)信息，即濾波與預(yù)測(cè)。

1.2什么是反應(yīng)?什么是外反應(yīng)和內(nèi)反應(yīng)？

所謂反應(yīng)是指將系統(tǒng)的輸出全部或局部地返送回系統(tǒng)的輸入端，并與輸人信號(hào)共同作

用于系統(tǒng)的過程，稱為反應(yīng)或信息反應(yīng)。

所謂外反應(yīng)是指人們利用反應(yīng)控制原理在機(jī)械系統(tǒng)或過程中加上一個(gè)人為的反應(yīng)，構(gòu)

成一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)。

所謂內(nèi)反應(yīng)是指許多機(jī)械系統(tǒng)或過程中存在的相互藕合作用，形成非人為的"內(nèi)在〃反

應(yīng)，從而構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。

13反應(yīng)控制的概念是什么?為什么要進(jìn)展反應(yīng)控制？

所謂反應(yīng)控制就是利用反應(yīng)信號(hào)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)展控制。

在實(shí)際中，控制系統(tǒng)可能會(huì)受到各種無法預(yù)計(jì)的干擾。為了提高控制系統(tǒng)的精度，增強(qiáng)

系統(tǒng)抗干擾能力,人們必須利用反應(yīng)原畫寸系統(tǒng)進(jìn)展控制，以實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的任務(wù)。

1.4閉環(huán)控制系統(tǒng)的根本工作原理是什么？

閉環(huán)控制系統(tǒng)的根本工作原理如下：

Q)檢測(cè)被控制量或輸出量的實(shí)際值；

(2)將實(shí)際值與給定值進(jìn)展比擬得出偏差值；

(3)用偏差值產(chǎn)生控制調(diào)節(jié)作用去消除偏差。

這種基于反應(yīng)原理，通過檢測(cè)偏差再糾正偏差的系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。通常閉環(huán)控制

系統(tǒng)至少具備測(cè)量、比擬和執(zhí)行三個(gè)根本功能。

1.5對(duì)控制系統(tǒng)的根本要求是什么？

對(duì)控制系統(tǒng)的根本要求是穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和快速性。

穩(wěn)定性是保證控制系統(tǒng)正常工作的首要條件。穩(wěn)定性就是指系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程的振蕩傾向及

其恢復(fù)平衡狀態(tài)的能力。

準(zhǔn)確性是衡量控制系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)。準(zhǔn)確性是指控制系統(tǒng)的控制精度，一般用穩(wěn)態(tài)

誤差來衡量。

快速性是指當(dāng)系統(tǒng)的輸出量與輸入量之間產(chǎn)生偏差時(shí)，系統(tǒng)消除這種偏差的快慢程度。

2-1

2-2

3.1時(shí)間響應(yīng)：在輸入作用下，系統(tǒng)的輸出〔響應(yīng)〕在時(shí)域的表現(xiàn)形式。

3.2,脈沖響應(yīng)的拉氏變換等于傳遞函數(shù)乘以脈沖信號(hào)的拉氏變換，由于脈沖信號(hào)的拉氏變

換為1,所以脈沖響應(yīng)的拉氏變換等于傳遞函數(shù)。

3.3一階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)為

阻尼比及系統(tǒng)的無阻尼固有頻率是系統(tǒng)的兩個(gè)重要參數(shù)。它們決定著系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)特性。

二階系統(tǒng)的阻尼比決定了其振蕩特性。

3-5欠阻尼二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)曲

2

1.8

1.6

1.4

xo(t)1.2

1

0.8

0.6

0.4

0.2

0

4=1

]八舁癖而，

介1

4-1廬

-----------3=------e?+b",z>o

2（1-1鏟一1-J?）

〔見PPT）

4-2

圖1

4-7

5.1什么是系統(tǒng)的穩(wěn)定性?控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件蜀十么？

系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指:系統(tǒng)受到擾動(dòng)作用時(shí)，輸出偏離平衡狀態(tài)，當(dāng)擾動(dòng)消除后，假設(shè)系

統(tǒng)在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)能恢復(fù)到其原來的平衡狀態(tài)或趨于一個(gè)給定的新平衡狀態(tài)，那么該系統(tǒng)

是穩(wěn)定的。反之，系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。

系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是:系統(tǒng)的全部特征根都具有負(fù)實(shí)部，即系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)的

全部極點(diǎn)均位于［S］平面的左半平面。

5-9

1-2)。

G(?=

(1+2%)(1+皿

J1+4療1

A(⑼