机械工程控制基础期末试卷.doc

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1、机械工程控制基础期末试卷一.填空题(每小题2.5分，共25分)1．对控制系统的基本要求一般可以归纳为稳定性、和。2．按系统有无反馈，通常可将控制系统分为和。3．在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有、等。4．反映出稳态响应偏离系统希望值的程度，它用来衡量系统的程度。5．一阶系统的单位阶跃响应的表达是。6．有系统的性能指标按照其类型分为时域性能指标和。7．频率响应是线性定常系统对输入的稳态响应。8．稳态误差不仅取决于系统自身的结构参数，而且与的类型有关。9．脉冲信号可以用来反映系统的。10.阶跃

2、信号的拉氏变换是。二．图1为利用加热器控制炉温的反馈系统（10分）图1炉温控制结构图试求系统的输出量、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。三、如图2为电路。求输入电压与输出电压之间的微分方程，并求该电路的传递函数（10分）图2四、求拉氏变换与反变换(10分)1．求（5分）9机械工程控制基础期末试卷1．求（5分）五、化简图3所示的框图，并求出闭环传递函数（10分）图3六、图4示机械系统由质量m、阻尼系数C、弹簧刚度K和外力组成的机械动力系统。图4(a)中是输出位移

3、。当外力施加3牛顿阶跃力后(恒速信号)，记录仪上记录质量m物体的时间响应曲线如图4（b）所示。试求：1）该系统的微分方程数学模型和传递函数；(5分)2）该系统的自由频率、阻尼比；(2分)3）该系统的弹簧刚度质量m、阻尼系数C、弹簧刚度k；（3分）4）时间响应性能指标：上升时间、调整时间、稳态误差（5分）。9机械工程控制基础期末试卷图4(a)机械系统图4（b）响应曲线图4七、已知某系统是单位负反馈系统，其开环传递函数，则该系统在单位脉冲、单位阶跃和单位恒速信号（斜坡信号）作用下的稳态误差分别是多少

4、？（10分）八、设有如图5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（10分）。图5一.填空题(每小题2分，共20分)1．对控制系统的基本要求一般可以归纳为稳定性、快速性和准确性。2．按系统有无反馈，通常可将控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统。3．在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有微分方程、传递函数等。9机械工程控制基础期末试卷1．稳态误差反映出稳态响应偏离系统希望值的程度，它用来衡量系统控制精度的程度。2．一阶系统的单位阶跃响应的表达是。3．有系统的性能指标按照其

5、类型分为时域性能指标和频域性能指标。4．频率响应是线性定常系统对正弦输入的稳态响应。5．稳态误差不仅取决于系统自身的结构参数，而且与输入信号的类型有关。6．脉冲信号可以用来反映系统的抗冲击能力。10.阶跃信号的拉氏变换是1/s。二．图1为利用加热器控制炉温的反馈系统（10分）图1炉温控制结构图试求系统的输出量、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。被控对象：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

6、。原理方框图：9机械工程控制基础期末试卷三．如图2为电路。求输入电压与输出电压之间的微分方程，并求出该电路的传递函数。（10分）图2解答：跟据电压定律得四、求拉氏变换与反变换1．求解答：2．求解答：=六、化简框图，并求出闭环传递函数9机械工程控制基础期末试卷图4解：G1G2G3H2H1/G3Xi(s)Xo(s)__+H1/G3Xi(s)Xo(s)__Xi(s)Xo(s)七、图示机械系统由质量m、阻尼系数C、弹簧刚度K和外力9机械工程控制基础期末试卷组成的机械动力系统。图(a)中是输出位移。当外力

7、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、弹簧刚度k；（3分）3）时间响应性能指标：上升时间、调整时间、振荡频数、稳态误差（5分）。图(a)机械系统图（b）响应曲线解答：解：1）对于该系统有：故2）求k由Laplace变换的终值定理可知：而=1.0，因此k=3.求m，由得：又由式求得=0.6将0.6代入中，得=1.96。9机械工程控制基础期末试卷再由求得m=0.78。求c由

8、，求得c=1.83.3）求2.55(取=0.05时)3.40(取=0.02时)求0.912.323求N取=0.05时，=0.64取=0.02时，=0.85求当输入为阶跃信号时，系统的稳态误差为：对于0型系统，代入式中求得：=0.5八、已知某系统是单位负反馈系统，其开环传递函数，则该系统在单位脉冲、单位阶跃和单位恒速信号作用下的分别是多少？（8分）9机械工程控制基础期末试卷解答：该系统为单位负反馈且为0型系统，k=11,所以该系统在单位阶跃和单位恒速信号作用下的分别是、¥。在单位脉冲信号作用下的稳