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《机械工程控制基础期末试卷及答案.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、试求系统的输出量、输入量、被控对象和系统各部分的组成，且画出原理方框图，说明其工作原理。解答：输出量：炉温。输入量：给定电压信号。被控对彖：电炉。系统包括：电位器、放大器、电机、减速器以及自藕调压器、热电偶。原理方框图：定fa电环IW漫度£?•!实炉热电偶可逆电机功率放大自(2)I作原理：肖电炉温度低尸设定值时•热电偶输岀电压⑷X小・侵蔓佰号a•电压放大、功净放夬后胴动电机正向转动•经減速器囲彩自喝变压U的动点位t.ffMdoM的供电电压•使炉温升高.半炉温达到设宦備时・“，u.Au•电机停止转动•履待为也肚U亠三.如图2为电路。求输入电压％•与输出
2、电压知之间的微分方程，并求出该电路的传递函数。(10分)°IIuiCROU0"T床定律得解答:跟据电丽仏0+知=均d・叫1dh_d山〒一RCchGA旦g+11.求0[0.5-卍]解答：=一3/'+6沧0%1.图示机械系统山质量皿、阻尼系数C、弹簧刚度K和外力/(/)组成的机械动力系统。图（a）中兀。a）是输出位移。当外力/（/）施加3牛顿阶跃力后，记录仪上记录质量m物体的时间响应曲线如（b）图所示。试求：1）该系统的微分方程数学模型和传递函数；（4分）2）该系统的弹•簧刚度质量m、阻尼系数C、帅簧刚度k；（3分）3）时间响应性能指标：上升时间匚、调整
3、时间°、振荡频数N、稳态误差匕，（5分）。图（a）机械系统图（b）响应曲线解答：解：1）对于该系统有：wx0（r）4-cx0（r）+^0（r）=/（r）故G($)=ms2+cs+k2）求k山Laplace变换的终值定理可知:x0(oo)=liniA*(r)=Iini5-X()(5)r->oox->0=lim5——5/ns「+cs+kifljx0(oo)=1.0,因此k=3.求m,山耐=x0(/J-xHxi()o%得:f心(°°)M”=2^x100%=9.5%"1.0乂山式M=ex100%求得g=0.6将「=2,歹=0.6代入/_真_兀中，得©=1.9
4、6。再山%[=0)；求得m=0.78o求c1112^,=%,求得c=1.83.3)求匚(IRA=0.05时)=3.40(IRA=0.02时)SS0=arctan=0.91取△=0.05时，—l&Jl-亍=0.64収4=0・02时，n=W'一孑=0.85冗g当输入为阶跃信号时，系统的稳态误差为:对于0型系统Kp=K=,代入式中求得:八、已知某系统是单位负反馈系统，其开环传递函数G,=-^-,则该系统在单位脉冲、5$+1单位阶跃和单位恒速信号作用下的冬分别是多少？(8分)解答：该系统为甲位负反馈且为0型系统，k=ll,所以该系统在单位阶跃和单位恒速信号
5、作用下的％•分别是丄、8。$$11在单位脉冲信号作用下的稳态误差为=lim5X(5)=lims1=0""H(s)[+G(s)H(s)](so[
6、1()55+1%1.设有如图所示的反馈控制系统，试求根据劳斯判据确定传递函数k值的取值范围解答：G(s)=s(s+l)(s+5)+k系统的特征方程：s(s+l)(s+5)+k=0可展开为：?+s-+5s+k=0列出劳斯数列：15s26kI30-ks6s°kk>0,30-k>0<0k<30二、系统结构图如下图所示，求緒山分）三、已知单位反馈系统的开环传递函数为^（5）=-°^CS-l）,确定使系统稳52（5-
7、5）（5+7）定时参数K的取值范围。（15分）四、系统方框图如右图所示，耍求超调量O%二16.3%，峰值时间/〃二1秒，求放大器放大倍数K和反馈校正微分时间常数7；（15分）（提示：幺一5/宀）ul6・3%）已统为K系数知单位负反馈的开环传递函G（s）=——二——,求系统的幅值穿越频率、相位穿越频率、幅值裕度、$（0.25s+1）2相位裕度、并判断闭环系统的稳定性。（15分）2010年秋季《机械控制工程基础》试卷B答案第二题：（15分）C(S)R(S)1+G、(5)G2(5)+G2(g(s)+G3(j)G4($)+G
8、(s)G2(s)G3(s)G4(
9、s)第三题：(15分)闭环传递函数为:6(”、°"
10、)54+2,—35护+0.2KS+0.2K无论K取何值，闭环系统都不稳定。第四题：（15分）闭环传递函数为：Gb($)=10K52+(1+107)5+10/C；a)n=J1()K；1+10T2Vio^g=0・571Jl0K(l-0・25)=1q==4$0.25第五题：（15分）TT上G(je"=2arctan(0.25q)=-兀则:•-2、2.50.[(O.250)2+1]则：a）c=2K,t=/G(jojJ=1/:―；——=1.64x4/2.5=2.624*1&I叫［(0.2冬尸+1］丿机械工
11、程控制基础试题四、计算题(30分)1、如下图所示，将方框图化简，并求出其传递函数。解:R(S)R(S)2、设
