武汉理工大学自动控制原理期末考试

学 号：

课 程 设 计

位置随动系统建模与时域特

题 目

性分析

学 院 专 业 班 级 姓 名 指导教师

自动化学院 自动化

2012 年 1 月 1 日

武汉理工大学《自动控制原理》课程设计

课程设计任务书

学生姓名： 专业班级：

指导教师： 工作单位： 自动化学院

题 目: 位置随动系统建模与时域特性分析 初始条件：

图示为一位置随动系统，测速发电机TG与伺服电机SM共轴，右边的电位器与负载共轴。放大器增益为Ka=40，电桥增益K??5,测速电机增益kt?2，Ra=6Ω，La=10mH，J=0.006kg.m2,Ce=Cm=0.4N?m/A,f=0.2N?其中，J为折算到电机轴上的转动惯m?s,i=0.1。量，f为折算到电机轴上的粘性摩擦系数，i为减速比。

要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

1、

求出系统各部分传递函数，画出系统结构图、信号流图，并求出闭环传递函数；

2、 当Ka由0到∞变化时，用Matlab画出其根轨

武汉理工大学船舶原理期末考试复习参考题

名词解释：

1. 进程、滑脱、滑脱比、伴流、推力减额、标称伴流、实效伴流、推进特性

曲线、螺旋桨有效推力曲线、结构效率、实效螺距等。

2. 空泡问题

3. 尾部形状对快速性的影响

4. 叶元体速度三角形及力的多边形，叶元体的效率表达式及提高效率的措施 5. 等推力法测量实效伴流 6. 船桨机平衡配合问题

计算问题

已知某沿海高速客船当航速VS kn，船体有效功率PE kW，螺旋桨直径D 0.84m，主

机额定功率为2 ?kW，额定转速N xxxrpm，齿轮箱减速比为i x，轴系效率和减速箱效率均为？，螺旋桨的敞水性征曲线为

KT A B J10KQ C D J

3

若取相对旋转效率 R 1.0，水密度 1025kgm，试求： 1，敞水收到功率和敞水转矩？ 2，该船的伴流分数？ 3，该船的推力减额分数 ？ 4，螺旋桨敞水效率，推进效率 ？ 5 该桨的实效螺距比和零转矩螺距比 ？ 解答： 已知条件：

VS 25kn 12.861ms

，

R PE/VS 692/12.861 53.806kN

n 2000/2.2/60 15.1515rps

1，求

PD0和Q0

？（4分）

PD0 PS S G R 560 0.975 0.975 1

——武汉理工大学——

单位代码：10497 地 址：武汉市洪山区珞狮路122号 邮政编码：430070 联系部门：研招办 电 话：027-87651413 传 真：027-87651476 学科、专业名称（代码） 及研究方向 001经济学院 （Tel:87296662） 学术型硕士招生专业： 理论经济学（020100） 01西方经济学 应用经济学（020200） 01区域经济学 02财政学 03金融学 04产业经济学 05国际贸易学 06数量经济学 全日制专业学位招生领域： 金融（025100） 国际商务（025400） 公共管理（MPA）（125200） 拟招 生 人 数 171 (其中招收“推荐免试生”比例约为40%) 考 试 科 目 ①101思想政治理论 ②201英语一、203日语（选一） ③303数学三 ④801西方经济学（含微观、宏观经济学） ①101思想政治理论 ②201英语一、203日语（选一） ③303数学三 ④801西方经济学（含微观、宏观经济学）、802概率论与数理统计（选一） ①101思

“船舶结构与设备”课程应知应会知识

1、 主船体内包含的舱室有哪些？7

包含下列舱室:机舱、货舱、液舱（燃油舱、滑油舱、污油舱、淡水舱、压载水舱、深舱）、隔离空舱、锚链舱、轴隧、舵机间、应急消防泵舱等。

2、 简述吃水标志的作用、标记方法，如何读取船舶吃水？7

吃水标志的作用标示船舶不同部位的吃水，勘划在船舶船首、船中、船尾两侧船壳上，以醒目颜色标示。

水尺标志有公制水尺和英制水尺两种，公制水尺用阿拉伯数字标绘，每个数字高10cm，上下字间距也是10cm；英制水尺用阿拉伯数字或罗马数字标绘，每个数字高6英寸，上下字间距也是6英寸读取水尺时以数字下缘为准。

读取吃水根据水线在数字中的位置，按比例读取，有波浪时应取几次读取的最高值和最低值的平均数。 3、 集装箱船的主要特点是什么？6

集装箱船的特点如下： 货舱和甲板均可装载集装箱；

多为单层甲板，舱口长而宽，采用双层船壳结构；

为使集装箱堆放和稳固，在货舱内设置箱轨、立柱、水平桁等，组成固定集装箱用的蜂窝状格珊，在甲板上设置固定集装箱的专用设施；

主机马力大，航速高，多为两部主机、双螺旋桨，方形系数小；

通常不设装卸设备，利用码头上的专用设备装卸。 4、 国际航行不装木材的船舶载重线标志识图。1

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单位代码：10497 地 址：武汉市洪山区珞狮路122号 邮政编码：430070 联系部门：研招办 电 话：027-87651413 传 真：027-87651476 学科、专业名称（代码） 及研究方向 001经济学院 （Tel:87296662） 学术型硕士招生专业： 理论经济学（020100） 01西方经济学 应用经济学（020200） 01区域经济学 02财政学 03金融学 04产业经济学 05国际贸易学 06数量经济学 全日制专业学位招生领域： 金融（025100） 国际商务（025400） 公共管理（MPA）（125200） 拟招 生 人 数 171 (其中招收“推荐免试生”比例约为40%) 考 试 科 目 ①101思想政治理论 ②201英语一、203日语（选一） ③303数学三 ④801西方经济学（含微观、宏观经济学） ①101思想政治理论 ②201英语一、203日语（选一） ③303数学三 ④801西方经济学（含微观、宏观经济学）、802概率论与数理统计（选一） ①101思

课程教学

大纲编号：100102课程名称：考试方式：

组卷年月：

自动控制原理

闭卷考试2000/5

考试时间：120组卷教师：

学分分钟

4.5试卷编号：100102015满分分值：

审定教师；

100

一、(6分)判断题

1.2.3.4.5.6.7.8.9.

线性系统的传递函数与系统的结构及输入信号有关。（）传递函数中的s是有量纲的。（）系统的脉冲响应反映了系统的静、动特性，可作为系统的数学模型。（）线性系统的稳定性只与系统的结构有关。（）

闭环系统的极点是稳定的实极点，则阶跃响应是无起调的。（）稳态误差为无穷大的系统是不稳定的系统。（）幅频特性相同的系统相频特性必相同。（）

k(ts 1)

单位负反馈系统的开环传递函数为，式中k 0,t 0,则该系统的稳定2

s

性与的大小无关（）

当系统输入正弦信号时，系统的稳态输出称之为频率特性。（）

10.由最大相位系统的Bode图，当L 0时，若 180 ，则由该系统所得的单位负反馈系统必稳定。（）

11.单位负反馈系统的开环系统的中频段决定了系统的动静态性能。（12.串联滞后矫正是利用矫正网络的滞后特性从而改善系统性能的。（

）

）

二、(10分)求图示系统的传递函数C(s)R(s)。

三、(18分)已知某单位反馈系统的开环传递函数为G

实用文档

.

1-1、自重为P=100kN 的T 字形钢架ABD,置于铅垂面内，载荷如图所示。其中转矩M=20kN.m ，拉力F=400kN,分布力q=20kN/m,长度l=1m 。试求固定端A 的约束力。

1-2 如图所示，飞机机翼上安装一台发动机，作用在机翼OA 上的气动力按梯形分布：1q =60kN/m ，2q =40kN/m ，机翼重1p =45kN ，发动机重2p =20kN ，发动机螺旋桨的反作用力偶矩M=18kN.m 。求机翼处于平衡状态时，机翼根部固定端O 所受的力。

实用文档

.

1-3图示构件由直角弯杆EBD 以及直杆AB 组成，不计各杆自重，已知q=10kN/m ，F=50kN ，M=6kN.m ，各尺寸如图。求固定端A 处及支座C 的约束力。

1-4

已知：如图所示结构，a, M=Fa, 12F F F ==, 求：A ，D 处约束力.

解：

实用文档

. 1-5、平面桁架受力如图所示。ABC 为等边三角形，且AD=DB 。求杆CD 的内力。

1-6、如图所示的平面桁架，A 端采用铰链约束，B 端采用滚动支座约束，各杆件长度为1m 。在节点E 和G 上分别作用载荷E F =10kN ，G F =7 kN 。试计算杆1、2和3的内力。

解：

实用文

1-1、自重为P=100kN的T字形钢架ABD,置于铅垂面内，载荷如图所示。其中转矩M=20kN.m，拉力F=400kN,分布力q=20kN/m,长度l=1m。试求固定端A的约束力。

1-2 如图所示，飞机机翼上安装一台发动机，作用在机翼OA上的气动力按梯形分布：

q1=60kN/m，q2=40kN/m，机翼重p1=45kN，发动机重p2=20kN，发动机螺旋桨的反作用

力偶矩M=18kN.m。求机翼处于平衡状态时，机翼根部固定端O所受的力。

1

1-3图示构件由直角弯杆EBD以及直杆AB组成，不计各杆自重，已知q=10kN/m，F=50kN，M=6kN.m，各尺寸如图。求固定端A处及支座C的约束力。

1-4 解：

a, M=Fa, F1?F2?F, 求：A，D处约束力.

2

已知：如图所示结构，1-5、平面桁架受力如图所示。ABC为等边三角形，且AD=DB。求杆CD的内力。

1-6、如图所示的平面桁架，A端采用铰链约束，B端采用滚动支座约束，各杆件长度为1m。在节点E和G上分别作用载荷FE=10kN，FG=7 kN。试计算杆1、2和3的内力。

解：

3

2-1 图示空间力系由6根桁架构成。在节点A上作用力F，此力在矩形ABDC平面内，且与铅直

一、填空题（每小题3分，共30分）

1. 若在某系统的Bode图中，其幅频特性的低频段是一条斜率为-20dB/ dec的直线，则表明

该系统为 型系统。

2. 已知某单位正反馈系统的开环传递函数表达式为Gk s ，则该系统的特征方程式

为 。

3. 如果二阶系统阻尼系数

4. 若系统的对数幅频特性和相频特性有一一对应关系，则它必定是系统。 5. 延迟环节的传递函数为。

6. 设系统的单位脉冲响应函数为g(t) 5e 2t，则该系统的传递函数为

G(s) 。

7. 惯性环节的惯性时间常数越

8. 如两个系统有如下关系：G1 s G2 s 1；则对数幅频特性之和

L1 s L2 s ，对数相频特性之和 1 s 2 s 。

9. 系统的根轨迹上必然对称于 二、某单位负反馈系统的开环传递函数为Gk s 1. 试确定系统稳定时参数K与 的范围；

K

，（12分） 2

ss 20 s 100

2. 取 2，并保证系统极点全部位于S= —1的左面，试确定K值范围。

三、已知某系统的方框图如下，求其动态性能指标 %、ts、tp和tr。（10分）

1

四、已知系统的开环传递函数如下，试绘制系统开环对数幅频特性渐近线。（12）

（1） G s

一、填空题（每小题3分，共30分）

1. 若在某系统的Bode图中，其幅频特性的低频段是一条斜率为-20dB/ dec的直线，则表明

该系统为 型系统。

2. 已知某单位正反馈系统的开环传递函数表达式为Gk?s?，则该系统的特征方程式

为 。

3. 如果二阶系统阻尼系数 ，系统就不会出现过调。

4. 若系统的对数幅频特性和相频特性有一一对应关系，则它必定是 系统。 5. 延迟环节的传递函数为 。

6. 设系统的单位脉冲响应函数为g(t)?5e?2t，则该系统的传递函数为

G(s)? 。

7. 惯性环节的惯性时间常数越 ，系统快速性越好。

8. 如两个系统有如下关系：G1?s?G2?s??1；则对数幅频特性之和

L1?s??L2?s?? ，对数相频特性之和?1?s???2?s?? 。

9. 系统的根轨迹上必然对称于 。 二、某单位负反馈系统的开环传递函数为Gk?s??1. 试确定系统稳定时参数K与?的范围；

K，（12分） 2ss?20?s?100??