机械控制工程试卷十一及其答案详解

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机械控制工程试卷十一及其答案详解

一、 分析题 （本题共1小题，共10分）

图1.1所示为一液面控制系统。图中Ka为放大器的增益，D为执行电动机，N为减速器。试分析该系统的工作原理，并按输出量的变化规律看，判断它属于什么类型的控制系统。

图1.1 液面控制系统原理图

一、分析题（本题共1小题，共10分）

（1）答案要点：当水箱中液面高度为所设定的高度时，电位En＝0，进水阀关闭，液面高度维持不变；当放水阀打开，使水箱液面下降时，浮子随液面下降，并带动滑动触头下滑，致使电位En＞0，经放大器Ka控制电动机D转动，从而调节进水阀打开，水位不断上升，此时浮子也随着升高，电位En仍然大于0，但不断减小，经放大器带动电机转动变慢，进水阀开度减小，直到水位回复到设定高度，电位En＝0，电动机停转，进水阀关闭；（9分） （2）答案要点：该系统为自动调节系统（或称恒值系统）。 （1分）

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Im二、图解题（本题共3小题，共20分） 1、图2.1为一个反馈控制系统的开环Nyquist

曲线，根据图上已知的条件，试用奈氏判据判定该闭环系统的稳定性。（5分）

ω-1P=0ν=1Re0ω=∞二、图解题：（本题共3小题，共20分）

1、（5分）（1）答案要点：从图上分析，N＝-1+1＝0。（3分） （2）答案要点：因为P＝0，所以P＝2N＝0，所以系统稳定。（2分）

图2.1

2、简化图2.2所示方框图，求得系统的传递函数

Xo(s)

。（5分） Xi(s)

G3(s)Xi(s)+-G1(s)G4(s)G2(s)++Xo(s)

图2.2

2、（5分）答案要点：移动第二个分支点到G1环节之后，化简得，

G1(s)?G3(s)?G4(s)?GB(s)? 1?G1(s)G2(s)G4(s)

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3、某单位负反馈系统的开环传函是最小相位传递函数，由实验得到其开环对数幅频特性曲线，经修正得到其渐近线如图2.3所示，试确定该系统的闭环传递函数GB(s)（10分）

L(ω)dB200-20[-20][-40]0.50.010.050.11ωrad/s[-20]图2.3

3、（10分）（1）答题要点：从图上可知，该开环传递函数含有一个比例环节、两个惯性环节、一个导前环节。（1分）

?T1? （2）答题要点：（2分）惯性环节，?T1?0.05，11?20，G1(s)?； 0.0520s?111?10，G(s)? 220.110s?11?T3＝＝2，G3(s)?2s?1； （2分）导前环节，?T3?0.5，0.5?T?0.1，?T1?（2分）比例环节，在低频段， L(ω)＝20＝20lgK，故K＝10；

故其GK(s)＝

10(2s?1)；（1分）

(20s?1)(10s?1)图3.1

（3）答案要点：GB(s)＝

GK(s)10(2s?1)?；（2分） 21?GK(s)200s?20s?11

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