《机械控制工程基础》结课作业

第一章 绪论

1-1 机械工程控制论的研究对象与任务

1．什么叫被控对象、被控量、给定值或希望值（参考输入）？ 被控对象：工作的机器设备

被控量：表征机器设备工作状态的物理量

给定值：对物理参量（被控量）在运行过程中的要求。 2．自动控制的任务是什么？

在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使被控对象的被控量自动地按照预定的规律运行。

3．自动控制系统的组成 控制装置和被控对象

1-2 自动控制的基本方式

1．控制装置必须具备哪三个职能部件？ 比较元件、执行元件、测量元件。

2．自动控制的三种基本控制方式是什么？

①按给定值操纵的开环控制；②按干扰补偿的开环控制；③按偏差调节的闭环控制 3．能画出按给定值操纵的开环控制的系统原理框图、按干扰补偿的开环控制的系统原理框图、按偏差调节的闭环控制的系统原理框图 ①按给定值操纵的开环控制

②按干扰补偿的开环控制

③按偏差调节的闭环控制

4．什么叫开环控制？

控制装置与被控对象之间只有单方向的联系，信号由给定值至被控量是单向传递的。 5．什么叫闭环控制？

被控量要返回来与给定值进行比较，控制信号必须沿前向通道和反馈通道往复循

环地闭路传送，形成闭合回路，故称闭环控制。

1-3 对控制系统的性能要求

1．

第一章 概 论

本章要求学生了解控制系统的基本概念、研究对象及任务，了解系统的信息传递、反馈和反馈控制的概念及控制系统的分类，开环控制与闭环控制的区别；闭环控制系统的基本原理和组成环节。学会将简单系统原理图抽象成职能方块图。

例1 例图1-1a为晶体管直流稳压电源电路图。试画出其系统方块图。

例图1-1a 晶体管稳压电源电路图

解：在抽象出闭环系统方块图时，首先要抓住比较点，搞清比较的是什么量；对于恒值系统，要明确基准是什么量；还应当清楚输入和输出量是什么。对于本题，可画出方块图如例图1-1b。

例图1-1b 晶体管稳压电源方块图

本题直流稳压电源的基准是稳压管的电压，输出电压通过R3和R4分压后与稳压管的电压Uw比较，如果输出电压偏高，则经R3和R4分压后电压也偏高，使与之相连的晶体管基极电流增大，集电极电流随之增大，降在Rc两端的电压也相应增加，于是输出电压相应减小。反之，如果输出电压偏低，则通过类似的过程使输出电压增大，以达到稳压的作用。

例2 例图1-2a为一种简单液压系统工作原理图。其中，X为输入位移，Y为输出位移，试画出该

总结

机械工程控制基础

机械电子工程学院

张永弟

总结

控制工程的应用

总结

第一章 绪论控制：对对象施加某种操作，使其产生所期望的行为。

自动控制：该操作由控制装置自动完成，无须人的参与。

总结

第一章 绪论

总结

经典控制理论与现代控制理论经典控制理论 现代控制理论

时间

20世纪50年代及以前

20世纪50年代末及以后

主要的解决的问题

在复域(特别是频域) 内利用传递函数(或频 率特性)来研究与解决 单输入单输出线性系统 的稳定性、响应快速性 与响应准确性的问题

在时域内利用状态空 间分析来研究与解 决多输入多输出系 统的最优控制问题

总结

第一章 绪论 学习《机械工程控制基础》的目的? 使机械工程技术人员能以动力学的观点去 看待一个机械工程系统，从系统中信息的 传递以及反馈控制的角度分析系统的动态 行为。通过本课程的学习，应掌握经典控 制论的基本理论和分析方法，研究和解决 工程实际中的问题。

总结

第一章 绪论本课程的特点

抽象

概括

桥梁

方法论

总结

1.1机械工程控制论研究对象与任务 《机械工程控制基础》的研究对象? 研究机械工程技术中广义系统的动力学问题。

1

2

总结

1.1机械工程控制论研究对象与任务1.系统及广义系统 系统：按一定规律联系在一起的元素的集合。 广义系统

《机械控制工程基础》习题及解答

目 录

第１章 绪论第２章 控制系统的数学模型

第３章 控制系统的时域分析第４章 控制系统的频域分析第５章 控制系统的性能分析第６章 控制系统的综合校正第７章 模拟考试题型及分值分布

机械控制工程基础习题集及解答

第 1 章 绪论

一、选择填空题 1. 开环控制系统在其控制器和被控对象间只有（正向作用）。P2 A.反馈作用 B.前馈作用 C.正向作用 D.反向作用 2.闭环控制系统的主反馈取自（被控对象输出端）。P3 A.给定输入端 B.干扰输入端 C.控制器输出端 D.系统输出端 3.闭环系统在其控制器和被控对象之间有（反向作用）。P3 A.反馈作用 B.前馈作用 C.正向作用 D.反向作用 A.输入量 B.输出量 C.反馈量 D.干扰量

4.自动控制系统的控制调节过程是以偏差消除（偏差的过程）。P2-3 A.偏差的过程 B.输入量的过程 C.干扰量的过程 D.稳态量的过程 5.一般情况下开环控制系统是（稳定系统）。P2 A.不稳定系统 B.稳定系统 C.时域系统 D.频域系统

6.闭环控制系统除具有开环控制系统所有的环节外，还必须有(B)。p5 A.给定环节 B.比较环节 C.放大环节

总结

机械工程控制基础

机械电子工程学院

张永弟

总结

控制工程的应用

总结

第一章 绪论控制：对对象施加某种操作，使其产生所期望的行为。

自动控制：该操作由控制装置自动完成，无须人的参与。

总结

第一章 绪论

总结

经典控制理论与现代控制理论经典控制理论 现代控制理论

时间

20世纪50年代及以前

20世纪50年代末及以后

主要的解决的问题

在复域(特别是频域) 内利用传递函数(或频 率特性)来研究与解决 单输入单输出线性系统 的稳定性、响应快速性 与响应准确性的问题

在时域内利用状态空 间分析来研究与解 决多输入多输出系 统的最优控制问题

总结

第一章 绪论 学习《机械工程控制基础》的目的? 使机械工程技术人员能以动力学的观点去 看待一个机械工程系统，从系统中信息的 传递以及反馈控制的角度分析系统的动态 行为。通过本课程的学习，应掌握经典控 制论的基本理论和分析方法，研究和解决 工程实际中的问题。

总结

第一章 绪论本课程的特点

抽象

概括

桥梁

方法论

总结

1.1机械工程控制论研究对象与任务 《机械工程控制基础》的研究对象? 研究机械工程技术中广义系统的动力学问题。

1

2

总结

1.1机械工程控制论研究对象与任务1.系统及广义系统 系统：按一定规律联系在一起的元素的集合。 广义系统

《机械控制工程基础》习题及解答

目 录

第１章 绪论第２章 控制系统的数学模型

第３章 控制系统的时域分析第４章 控制系统的频域分析第５章 控制系统的性能分析第６章 控制系统的综合校正第７章 模拟考试题型及分值分布

机械控制工程基础习题集及解答

第 1 章 绪论

一、选择填空题 1. 开环控制系统在其控制器和被控对象间只有（正向作用）。P2 A.反馈作用 B.前馈作用 C.正向作用 D.反向作用 2.闭环控制系统的主反馈取自（被控对象输出端）。P3 A.给定输入端 B.干扰输入端 C.控制器输出端 D.系统输出端 3.闭环系统在其控制器和被控对象之间有（反向作用）。P3 A.反馈作用 B.前馈作用 C.正向作用 D.反向作用 A.输入量 B.输出量 C.反馈量 D.干扰量

4.自动控制系统的控制调节过程是以偏差消除（偏差的过程）。P2-3 A.偏差的过程 B.输入量的过程 C.干扰量的过程 D.稳态量的过程 5.一般情况下开环控制系统是（稳定系统）。P2 A.不稳定系统 B.稳定系统 C.时域系统 D.频域系统

6.闭环控制系统除具有开环控制系统所有的环节外，还必须有(B)。p5 A.给定环节 B.比较环节 C.放大环节

1-3

解：1)工作原理：电压u2反映大门的实际位置，电压u1由开（关）门开关的指令状态决定，两电压之差△u＝u1－u2驱动伺服电动机，进而通过传动装置控制大门的开启。当大门在打开位置，u2＝u上：如合上开门开关，u1＝u上，△u＝0，大门不动作；如合上关门开关，u1＝u下，△u<0，大门逐渐关闭，直至完全关闭，使△u＝0。当大门在关闭位置，u2＝u下：如合上开门开关，u1＝u上，△u>0，大门执行开门指令，直至完全打开，使△u＝0；如合上关门开关，u1＝u下，△u＝0，大门不动作。 2)控制系统方框图

开关位置指令u1 被控量(大门位置) 放_ △u 大 电动机 鼓轮 大门 大门位置信号u2 1-4

解：1)控制系统方框图

干扰 给定液位h’ － △h h 浮球 杠杆机构 水箱 实际水位h 机械进水阀 a)系统方框图 干扰 给定液位h’ － △h h 浮球 b)系统方框图 电气开关 水箱 实际水位h

电磁进水阀 1

2)工作原理：

a)水箱是控制对象，水箱的水位是被控量，水位的给定值h’由浮球顶杆的长度给定，杠杆平衡时，进水阀位于某一开度，水位保持在给定值。当有扰动（水的使用流出量和给水压力的波动）时，水位发生降低（升高），浮球位置也随着降低（升高），通过杠杆机构使进水阀的开度增大（减小），进入水箱的水流量增加（减小），水位升高（降低），浮

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

机械控制工程基础复习题(含答案)

机械控制工程基础

一、单项选择题：

1.某二阶系统阻尼比为0，则系统阶跃响应为[

A.发散振荡B.单调衰减C.衰减振荡D.等幅振荡

K

2．一阶系统G(s)=的时间常数T越小，则系统的输出响应达到稳态值的时间

Ts+1

[

A．越长B．越短C．不变D．不定3.传递函数反映了系统的动态性能，它与下列哪项因素有关？[

A.输入信号B.初始条件C.系统的结构参数D.输入信号和初始条件4．惯性环节的相频特性 ( )，当 时，其相位移 ( )为A．-270°B．-180°C．-90°D．0°5．设积分环节的传递函数为G(s)=

A.

[

]

]

]

]

1

，则其频率特性幅值M( )=s

[]

KK

B.

211C.D.

2

6.有一线性系统，其输入分别为u1(t)和u2(t)时，输出分别为y1(t)和y2(t)。当输入为a1u1(t)+a2u2(t)时(a1,a2为常数)，输出应为[]

A.a1y1(t)+y2(t)B.a1y1(t)+a2y2(t)C.a1y1(t)-a2y2(t)D.y1(t)+a2y2(t)7．拉氏变换将时间函数变换成[]

A．正弦函数B．单位阶跃函数C．单位脉冲函数D．复变函数

8．二阶系统当0

机械控制工程基础朱骥北课后答案【篇一：机械工程控制基础第二版答案】

p> 2

3

4

5

【篇二：《机械工程控制基础》课后题答案】

制系统的基本原理

第一节第二节第三节第四节第一节第二节第三节第四节第一节第二节第三节第四节

控制系统的工作原理和基本要求控制系统的基本类型典型控制信号控制理论的内容和方法机械系统的数学模型液压系统的数学模型电气系统的数学模型线性控制系统的卷积关系式傅氏变换拉普拉斯变换

拉普拉斯变换的基本定理拉普拉斯逆变换

第二章控制系统的数学模型

第三章拉氏变换

第四章传递函数

第一节传递函数的概念与性质第二节第三节第四节第一节第二节第三节第四节

第六章

第一节第二节第三节第四节

第七章

第一节第二节第三节第四节

第八章

第一节

线性控制系统的典型环节系统框图及其运算多变量系统的传递函数概述

单位脉冲输入的时间响应单位阶跃输入的时间响应高阶系统时间响应谐和输入系统的定态响应频率特性极坐标图频率特性的对数坐标图

由频率特性的实验曲线求系统传递函数稳定性概念劳斯判据乃奎斯特判据

对数坐标图的稳定性判据控制系统的偏差概念

第五章时间响应分析

频率响应分析

控制系统的稳定性

控制系统的偏差

第二节第三节

输入引起的定态偏差输入引起的动态偏差

第九章控制系统的设计和校正

第一节综述第二节第三