机械工程控制基础 第二章答案

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1、一、填空(29小题,共48.0分)(2分)[1]答案叠加，齐次(2分)[2]答案积分，比例(2分)[3]答案零，输入量(2分)[4]答案给定信号下的误差传递函数，扰动信号作用下的误差传递函数。(2分)[5]答案特征多项式，特征根(2分)[6]答案(2分)[7]答案(2分)[8]答案(2分)[9]答案(2分)[10]答案零时刻之前系统输入、输出及其各阶导数均为零(2分)[11]答案(2分)[12]答案(2分)[13]答案参数(2分)[14]答案最佳(2分)[15]答案受控对象，闭环(1分)[16]答案前馈补

2、偿控制，反馈控制(2分)[17]答案前向(1分)[18]答案前向通道，反馈通道(2分)[19]答案解析，实验(2分)[20]答案时域分析法，根轨迹分析法，频率法(1分)[21]答案不稳定(1分)[22]答案开环控制，闭环控制，复合控制(1分)[23]答案控制装置，受控对象(1分)[24]答案准确性(1分)[25]答案正弦信号(1分)[26]答案准确性(2分)[27]答案前(1分)[28]答案快速性(1分)[29]答案差分方程，z变换(1分)[30]答案稳，准，快(1分)[31]答案被控对象二、判断(1小题

3、,共1.0分)(1分)[1]答案对(1分)[2]答案错(1分)[3]答案对(1分)[4]答案错(1分)[5]答案对三、选择(2小题,共4.0分)(2分)[1]答案C(2分)[2]答案A四、计算分析(51小题,共429.0分)(3分)[1]答案解：求：（1分）（1分）（1分）（1分）、；、(1分)求：（1分）（1分）（1分）(10分)[2]答案由给出的系统微分方程组，可以绘出系统结构图如下图所示。利用梅森增益公式，其前向通路总增益回路增益流图特征式及余因子式于是，传递函数为(10分)[3]答案容易求得当与同

4、进作用于系统时，有故传递函数(9分)[4]答案(1)(2)(3)(9分)[5]答案按下列步骤简化结构图：（1）将环节输出端的引出点前移，并将反馈环节合并，得图2(a)；（2）利用环节的（负）反馈接运算与串接运算，得图2(b)；（3）进行环节的（正）反馈接与串接运算，得图2(c)；（4）根据图2(c)，作并接运算得图2(9分)[6]答案按下列步骤求表达式：（1）在图1上合并比较点，并作反馈接、并接和串接运算，得图2(a)；（2）在图2(a)上，令，可以利用反馈运算得到输入作用下的输出表达式（3）在图2(a)

5、上，令，将置于最左，置于最右，改画结构图得图2(b)；（4）将图2(b)中的比较点拆开，得图2(c)；（5）根据图2(c)，分别作并接、反馈接和串接运算，得扰动n(t)作用下的输出表达式（6）根据线性系统的叠加原理，将和相加，得最后要求之结果图2(9分)[7]答案按如下步骤简化系统结构图：（1）将环节输出端的引出点移至环节的输出端，同时合并环节输出端的比较点与系统输入端的比较点，如图2(a)所示；（2）进行串接和反馈接运算，将图2(a)简化为图2(b)；（3）简化内回路，得图2(c)；（4）由图2(c)不

6、难求得系统传递函数为图2(9分)[8]答案在零初始条件下，对上述微分方程组进行拉氏变换，可得其方框图分别由图1(a)、(b)、(c)表示。图1从图1(b)开始，根据信号的传递关系，依次连接图1(c)和图1(a)，得系统结构图，如图2(a)所示。在图(a)上，令，可以简化为图2(b)。在图(b)上，利用比较点前移或后移的方法，不难求得系统在输入作用下的传递函数。图2同理，在图2(a)上，令，可以简化为图2(c)。由图(c)，将比较点拆开，根据并接、反馈与串接运算可得系统在扰动作用下的传递函数(9分)[9]答

7、案根据结构图与信号流图的对应关系，用节点代替结构图的信号线上传递的信号，而用标有传递函数的支路代替结构图中的方框，不难绘出图1系统的信号流图，如图2所示。由于信号流图的节点只表示变量的相加，因此，处理结构图中的比较点时，凡进入比较点进行相减的信号，其信号流图上的相应支路均以负支路增益表示。图2由图2可见，在输入节点R和输出节点C之间有2条前向通路，其总增益分别为有3个相互接触的单独回路，其回路增益分别为没有互不接触回路，因此流图特征式由于前向通路与所有回路都接触，所以余因子式；前向通路与所有回路均不接触，

8、所以余因子式。根据梅森公式，求出系统的传递函数为(9分)[10]答案由图可见，系统有2个源节点和，1个阱节点。（1）与之间的关系：在图中，源节点和阱节点之间有1条前向通路，其总增益为有3个相互接触的单独回路，其回路增益分别为没有互不接触的回路，因此流图特征式为由于前向通路与所有单独回路都接触，所以余因子式。根据梅森增益公式，则有（2）确定与之间的关系，在图中，源节点与阱节点之间有1条前向通路，其总增益为因为前向通路与单独回路不