《机械控制工程基础》作业集高起专Word下载.docx

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题型-分析及问答题

1、根据下图所示的电动机速度控制系统工作原理图，完成：

（1）将a，b与c，d用线连接成负反馈状态；

（2）画出系统方框图。

2、下图是仓库大门自动控制系统原理示意图。

试说明系统自动控制大门开、闭的工作原理，并画出系统方框图。

3、下图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。

分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。

4、下图是控制导弹发射架方位的电位器式随动系统原理图。

图中电位器

、

并联后跨接到同一电源

的两端，其滑臂分别与输入轴和输出轴相联结，组成方位角的给定元件和测量反馈元件。

输入轴由手轮操纵；

输出轴则由直流电动机经减速后带动，电动机采用电枢控制的方式工作。

试分析系统的工作原理，指出系统的被控对象、被控量和给定量，画出系统的方框图。

5、采用离心调速器的蒸汽机转速控制系统如下图所示。

其工作原理是：

当蒸汽机带动负载转动的同时，通过圆锥齿轮带动一对飞锤作水平旋转。

飞锤通过铰链可带动套筒上下滑动，套筒内装有平衡弹簧，套筒上下滑动时可拨动杠杆，杠杆另一端通过连杆调节供汽阀门的开度。

在蒸汽机正常运行时，飞锤旋转所产生的离心力与弹簧的反弹力相平衡，套筒保持某个高度，使阀门处于一个平衡位置。

如果由于负载增大使蒸汽机转速

下降，则飞锤因离心力减小而使套筒向下滑动，并通过杠杆增大供汽阀门的开度，从而使蒸汽机的转速回升。

同理，如果由于负载减小使蒸汽机的转速

增加，则飞锤因离心力增加而使套筒上滑，并通过杠杆减小供汽阀门的开度，迫使蒸汽机转速回落。

这样，离心调速器就能自动地抵制负载变化对转速的影响，使蒸汽机的转速

保持在某个期望值附近。

指出系统中的被控对象、被控量和给定量，画出系统的方框图。

6、摄像机角位置自动跟踪系统如下图所示。

当光点显示器对准某个方向时，摄像机会自动跟踪并对准这个方向。

试分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量及给定量，画出系统方框图。

7、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。

8、解释对控制系统的基本要求及含义？

1.典型时间函数的拉氏变换。

2.用拉氏变换解常微分方程。

拉氏变换的性质及应用。

题型-计算分析题

1、试求下图所示各信号

的象函数

。

2、求下列各拉氏变换式的反变换。

（1）

（2）

（3）

3、求下列函数的拉氏变换，假设当t>

0时，

（2）

4、已经

（1）、利用终值定理，求

时的

值。

（2）、通过取

的拉氏反变换，求

5、用拉氏变换的方法求微分方程

1、数学模型的建立。

2、传递函数的概念及变换。

利用梅逊公式进行传递函数变换。

题型-计算题

1试建立下图所示各系统的微分方程。

其中外力

，位移

和电压

为输入量；

位移

为输出量；

（弹性系数），

（阻尼系数），

（电阻），

（电容）和

（质量）均为常数。

（a）（b）（c）

2飞机俯仰角控制系统结构图如下图所示，试求闭环传递函数

3已知系统方程组如下：

试绘制系统结构图，并求闭环传递函数

4试用结构图等效化简求下图所示各系统的传递函数

5已知系统传递函数

，且初始条件为

，

，试求系统在输入

作用下的输出

6试用梅逊增益公式求下图中各系统的闭环传递函数。

7已知系统的结构图下图所示，图中

为输入信号，

为干扰信号，试求传递函数

1、一阶系统、二阶系统的时域分析。

2、瞬态响应的性能指标

3、系统的误差分析。

利用性能指标进行系统模型辨识。

1一阶系统结构图如下图所示。

要求系统闭环增益

，调节时间

s，试确定参数

的值。

2一种测定直流电机传递函数的方法是给电枢加一定的电压，保持励磁电流不变，测出电机的稳态转速；

另外要记录电动机从静止到速度为稳态值的50%或63.2%所需的时间，利用转速时间曲线（如下图）和所测数据,并假设传递函数为

可求得

和

若实测结果是：

加10V电压可得1200

的稳态转速，而达到该值50%的时间为1.2s，试求电机传递函数。

提示：

注意

，其中

，单位是

3设角速度指示随动系统结构图如下图所示。

若要求系统单位阶跃响应无超调，且调节时间尽可能短，问开环增益

应取何值，调节时间

是多少？

4机器人控制系统结构图如图所示。

试确定参数

值，使系统阶跃响应的峰值时间

s，超调量

5某典型二阶系统的单位阶跃响应如下图所示。

试确定系统的闭环传递函数。

6温度计的传递函数为

，用其测量容器内的水温，1min才能显示出该温度的98%的数值。

若加热容器使水温按10º

C/min的速度匀速上升，问温度计的稳态指示误差有多大？

7系统结构图如下图所示。

试求局部反馈加入前、后系统的静态位置误差系数、静态速度误差系数和静态加速度误差系数。

8已知单位反馈系统的开环传递函数为

试分别求出当输入信号

时系统的稳态误差[

]。

1、频率特性的含义及伯德图绘制。

2、系统模型辨识。

利用伯德图进行系统模型辨识。

1试求题下图（a）、（b）网络的频率特性。

（a）（b）

2某系统结构图如下图所示，试根据频率特性的物理意义，求下列输入信号作用时，系统的稳态输出

3绘制下列传递函数的幅相曲线：

4试绘制下列传递函数的幅相曲线。

5绘制下列传递函数的渐近对数幅频特性曲线。

（1）

；

6三个最小相角系统传递函数的近似对数幅频特性曲线分别如下图（a）、（b）和（c）所示。

要求写出对应的传递函数；

7已知控制系统结构图如图5-84所示。

当输入

时，系统的稳态输出

试确定系统的参数

8绘制下列传递函数的渐近对数幅频特性曲线。

（1）

第六章系统的频率特性

1、稳定性含义及劳斯－胡尔维茨稳定性判据。

2、相对稳定性。

相对稳定性指标求取。

1已知系统的特征方程，试判别系统的稳定性，并确定在右半s平面根的个数。

（1）

（2）

（3）

（4）

2下图是某垂直起降飞机的高度控制系统结构图，试确定使系统稳定的

值范围。

3单位反馈系统的开环传递函数为

试在满足

的条件下，确定使系统稳定的

的取值范围，并以

为坐标画出使系统稳定的参数区域图。

4试根据奈氏判据，判断题下图

（1）～（10）所示曲线对应闭环系统的稳定性。

已知曲线

（1）～（10）对应的开环传递函数如下（按自左至右顺序）。

题号

开环传递函数

闭环

稳定性

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

5某最小相角系统的开环对数幅频特性如下图所示。

要求

（1）写出系统开环传递函数；

（2）利用相角裕度判断系统的稳定性；

6对于典型二阶系统，已知参数

，试确定截止频率

和相角裕度

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