机械工程控制基础复习题A第一章.doc

机械工程控制基础复习题A第一章1. 什么是自动控制和自动控制系统？2. 许多机器，像车床、铣床和磨床，都配有跟随器，用来复现模板的外形。下图就是这样一种跟随系统的原理图。在此系统中，刀具能在原料上复制模板的外形。试说明其工作原理，画出系统方框图。第二章1. 求下图所示系统的数学模型和传递函数。2. 求下图所示系统的数学模型和传递函数。3. 系统结构框图如下图所示，请化简方框图，并求出传递函数。第三章1. 系统结构图如图E3.7所示。当时，试求：系统的稳态输出；系统的峰值时间，超调量，调整时间；并概略绘出系统输出响应曲线。2. 已知单位负反馈系统传递函数为，其中，。求：（1）系统的特征参量和；（2）系统的动态性能指标和。第四章1. 试绘制传递函数为的系统的Nyquist图。2. 试绘制传递函数为的系统的Bode图。第五章1.试用劳斯-胡尔维茨稳定判据判定闭环系统的稳定性。2. 系统的传递函数为,试用劳斯-胡尔维茨稳定判据确定使系统稳定的值。第六章1. 已知单位负反馈系统的开环传递函数，试概略绘出系统根轨迹。第七章1. 系统的开环传递函数为，求单位斜坡输入时，系统的稳态误差的值。第八章1. 如下图所示系统，要求具有相角裕量等于45，幅值裕量等于6dB的性能指标，若用串联超前校正系统以满足上述要求，试确定超前校正装置的传递函数。参考答案第一章1.自动控制：利用控制装置自动地操纵机械设备或生产过程，使其具有希望的状态或功能。自动控制系统：能够实现自动控制任务的系统。2.模板与原料同时固定在工作台上。X、Y轴直流伺服马达接受控制器的指令，按输入命令带动工作台做X、Y方向运动。模板随工作台移动时，触针会在模板表面滑动，跟随刀具中的位移传感器将触针感应到的反映模板表面形状的位移信号送到跟随控制器，控制器的输出驱动Z轴直流伺服马达带动切削刀具连同刀具架跟随触针运动，当刀具位置与触针位置一致时，两者位置偏差为零，Z轴伺服马达停止。系统中，刀具是被控对象，刀具位置是被控量，给定量是由模板确定的触针位置。系统方框图如图所示。最终原料被切割加工成模板的形状。第二章1.由图中系统可列方程如下： 由此得其数学模型为： 经拉氏变换，求得其传递函数为：2.由图可得: , ， 对上面三式分别进行拉氏变换，得:，消去、，得此电路的传递函数：3.所以： 第三章1.（1）将系统方框图化简后得系统的传递函数为当时，系统的稳态输出为： （2）由得： ， 绘制图形如下： y(t)1.291.11t1.21A3-72.典型二阶系统的传递函数为 该系统的传递函数可写为作对应项比较，可得，解之得。于是有：当时，动态性能指标为：第四章1.因为 所以 ，是个典型的振荡环节。系统的频率特性为 所以 ， ；谐振频率 谐振峰值 所以该系统的Nyquist图如下图2.因此，系统的Bode图如下图所示。第五章1.由题给出的条件，可求出系统闭环传递函数；所以 根据劳斯-胡尔维茨稳定判据的条件，满足要求；还需满足。由，知。所以系统不稳定。2.系统的特征方程为根据劳斯-胡尔维茨稳定判据的条件，则要求：，即；还需满足。由，知上式解得：所以保证系统稳定的K的范围是。第六章1.系统有三个开环极点：, 实轴上的根轨迹： , 渐近线： 分离点：解之得：，(舍去)。 与虚轴的交点：特征方程为 令 解得与虚轴的交点（0，）。根轨迹如下右