机械控制工程基础参考答案B卷
更新时间:2023-11-02 19:21:01 阅读量: 综合文库 文档下载
机械工程控制基础期末试卷
《机械工程控制基础》课程考试
试卷B参考答案
一. 填空题
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。 4. 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。 5. 一阶系统
1的单位阶跃响应的表达是1?e?t/T。 Ts?16. 有系统的性能指标按照其类型分为时域性能指标和频域性能指标。 7. 频率响应是线性定常系统对谐波输入的稳态响应。
8. 稳态误差不仅取决于系统自身的结构参数,而且与输入信号的类型有关。 9. 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.如图为电路。求输入电压ui与输出电压u0之间的微分方程,并求出该电路的传递函数。
R
uiRu0uiCu0(a)解答:跟据电压定律得
1uLui0u0dtC?u0?ui RC
d2u0(c)1du0d2ui ??22RCdtdt dtRCs
G(s)? RCs?1
(b)?
求拉氏变换与反变换 1.求[0.5?tet]
《机械控制工程基础》试卷第 1 页 共 6 页
机械工程控制基础期末试卷
解答:
11? 22s(s?1)2.求
?1[3s]
(s?1)(s?2)t解答:=?3e?t?6te?2
三、 分析题
1、化简框图,并求出闭环传递函数
H2(S)Xi(S)G1(S)G2(S)G3(S)XO(S)H1(S) 图4
解:
H2 Xi(s) _ _ G1 + Xo(s) G2 G3 H1/G3 《机械控制工程基础》试卷第 2 页 共 6 页
机械工程控制基础期末试卷
Xi(s) _ _ G1G2G3 1?G2G3H2Xo(s) H1/G3
Xi(s) G1G2G3 1?G2G3H2?G1G2G3?G1G2H1Xo(s)
2、图示机械系统由质量m、阻尼系数C、弹簧刚度K和外力f(t)组成的机械动力系统。图(a)中xo(t)是输出位移。当外力f(t)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;
2)该系统的弹簧刚度质量m、阻尼系数C、弹簧刚度k;
3)时间响应性能指标:上升时间ts、调整时间tr、振荡频数N、稳态误差ess。
f(t)kcmx0(t)x00.0951.0t024
图(a) 机械系统 图(b)响应曲线 解答:
解:1)对于该系统有:
?0?t??cx?0?t??kx0?t??f?t? x m?故
《机械控制工程基础》试卷第 3 页 共 6 页
机械工程控制基础期末试卷
1G?s??ms2?cs?kt??s?0
2)求k 由Laplace变换的终值定理可知:
x0????limx0?t??lims?X0?s?
s?0 ?lims ? 而x0???=1.0,因此k=3. 求m, 由Mp? Mp????13 ?ms2?cs?ks3 kx0?tp??x0???x0????100%得:
0.095?100%?9.5% 1.0 又由式Mp?e1??2?100%求得?=0.6
将tp?2,??0.6代入tp?再由k2??n求得m=0.78。
??中,得?n=1.96。 ??d?n1??2m 求c 由2??n?c3)求ts
ts?3m,求得c=1.83.
??n?2.55 (取?=0.05时) 4 ts? 求tr
??n?3.40 (取?=0.02时)
1??2 ??arctan?0.91
? tr? 求N
????2.323 ?d《机械控制工程基础》试卷第 4 页 共 6 页
机械工程控制基础期末试卷
取?=0.05时,N?1.51??2??21??2=0.64
取?=0.02时,N? 求ess
?? =0.85
当输入为阶跃信号时,系统的稳态误差为: ess?1 1?Kp 对于0型系统 Kp?K?1,代入式中求得: ess=0.5
3、已知某系统是单位负反馈系统,其开环传递函数Gk?10,则该系统在单5s?1位脉冲、单位阶跃和单位恒速信号作用下的ess分别是多少?
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
1恒速信号作用下的ess分别是、?。
11在单位脉冲信号作用下的稳态误差为
ess?lims?s?01?Xi(s)?lims?s?0H(s)[1?G(s)H(s)]1?1?0 101?5s?1
4、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
Xi(s)×-1sk(s?1)(s?5)X0(s)Ts?1
X(s)解答:G(s)?k
s(s?1)(s?5)?k《机械控制工程基础》试卷第 5 页 共 6 页
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系统的特征方程:s(s?1)(s?5)?k?0 可展开为:s3?s2?5s?k?0 列出劳斯数列:
s315s26ks130-k6
s0kk>0,30-k>0 <0k<30
6 页 共 6 页
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