西北工业大学2008至2009学年第一学期鱼雷自动控制系统期末考试试题B.doc

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1、西北工业大学2008至2009学年第一学期鱼雷自动控制系统期末考试试题B诚信保证本人知晓我校考场规则和违纪处分条例的有关规定，保证遵守考场规则，诚实做人。                                     本人签字：            编号：        西北工业大学考试试题（卷）2008－2009学年第一学期开课学院     航海学院     课程     鱼雷自动控制系统   学时 32 考试日期  2008年11月3日    考试时间　2　小时  考试形式（闭）卷（B）卷题号一二三四五六七

2、总分得分考生班级学　号姓　名一、概念题（每小题5分；共30分）1、失衡力矩；2、鱼雷弹道的袋形深度；3、自由角；4、横舵管制；5、半实物仿真实验；6、小扰动线性化二、简答题（每小题6分，共30分）1、鱼雷的控制装置（自动驾驶仪）包括哪些组成部分，画出原理框图，并简述鱼雷控制装置的工作原理？2、鱼雷的敏感元件有哪些，分别用于测量鱼雷的什么运动状态，使用中有哪些需要注意的地方？3、为什么对鱼雷运动方程进行分组，分组后的子系统分别包括哪些运动状态，对应的控制输入是什么？4、鱼雷的深度控制系统中，深度调节系数 和纵倾调节系数 对系

3、统稳定性有什么样的影响？5、试分析舵机的时间常数对比例式航向控制系统的稳定性的影响？注：1. 命题纸上一般不留答题位置，试题请用小四、宋体打印且不出框。　　2. 命题教师和审题教师姓名应在试卷存档时填写。          　　　　　共2页　　第1页西北工业大学命题专用纸三、（20分）鱼雷航向控制系统的状态方程式中式中，，，，，,试确定反馈增益矩阵，使闭环控制系统的特征方程为四、（20分）鱼雷航向继电控制系统如下图所示：图中，鱼雷航向控制系统的开环传递函数为试用渐近稳定频域判据,求该非线性系统的渐近稳定条件。教务处印制　　

4、　　　　     　　　　　　　　　　　　　　　　　共2页　　第2页西北工业大学2008－2009学年第一学期鱼雷自动控制系统期末考试试题B答案一、概念题（每小题5分；共30分）1、失衡力矩：螺旋桨转动时，流体对纵轴产生的力矩将引起雷体滚动，为了消除这种滚动，鱼雷都采用双桨对转，并且在设计时尽可能使双桨转矩平衡，如果双桨不能完全平衡，其转矩之差称为失衡力矩。2、鱼雷弹道的袋形深度：指鱼雷发射后形成的袋形弹道的最大深度，水上发射时，袋形深度指从水面到鱼雷最大下潜深度的距离，水下发射时，袋形深度指发射重心线到鱼雷最大下潜深度的

5、距离。3、自由角：自由角指为了使鱼雷在设定深度上航行，必须保持平衡，可在鱼雷发射之前预先将横舵转动一个角度，这个预先设定的横舵角习惯上称为自由角。由于加入自由角后，当鱼雷在设定深度上航行时，其攻角和舵角分别等于平衡攻角和平衡舵角，所以消除了深度偏差。4、横舵管制：管制指在鱼雷初始航行阶段，将横舵锁定在某一范围或一定的角度上，防止鱼雷在发射后的初期出现跳水或下潜过深，使鱼雷能迅速到达设定的航行深度。5、半实物仿真：所谓半实物仿真，就是将系统的一部分用实际装置，另一部分用数学模型在计算机省运行，并用适当的实验设备将实际装置于计

6、算机连接起来。在鱼雷控制系统的半实物仿真实验中，一般控制装置采用实物，鱼雷运动的动力学特性采用数学模型在计算机上运行，再用运动模拟转台和深度伺服系统将两者连接起来。6、小扰动线性化：在小扰动条件下，在“工作点”附近略去高阶小量，将物理过程的非线性关系简化为线性关系。二、简答题（每小题6分，共30分）1、鱼雷的控制装置（自动驾驶仪）包括哪些组成部分，画出原理框图，并简述鱼雷控制装置的工作原理？答：鱼雷的控制装置包括：设定和/或指令装置、敏感元件、信息处理器、伺服机构，其原理框图为：敏感元件测量鱼雷的实际运动参数，并输出相应信

7、号同运动参数的设定值进行比较，当鱼雷偏离规定的战术基准弹道时，即产生偏差信号，经信息处理装置（自动驾驶仪）综合放大后，成为符合控制规律的信号，操纵伺服机构（称为舵机），使舵面产生相应偏转。2、鱼雷的敏感元件有哪些，分别用于测量鱼雷的什么运动状态，使用中有哪些需要注意的地方？答：鱼雷的敏感元件包括：（1）陀螺仪：二自由度陀螺仪测量偏航角ψ和水平姿态角θ、φ，单自由度陀螺仪测量鱼雷角速度ω。（2）加速度计：用于鱼雷不仅可以测量鱼雷的运动加速度，而且可以测量鱼雷的水平姿态角θ和φ。当鱼雷的运动加速度不为零时，会对加速度计的输出产

8、生干扰。（3）惯性导航系统：提供包括位置、航向、速度、加速度，以及姿态角、转动角速率在内的全部导航和制导信息。（4）压力传感器：测量鱼雷航行深度。3、为什么对鱼雷运动方程进行分组，分组后的子系统分别包括哪些运动状态，对应的控制输入是什么？答：为了便于研究鱼雷运动的规律，常将其空间一般运动分解为在垂直平面