机械控制工程课后答案

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】

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【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

祝守新,邢英杰,韩连英主编 清华大学出版社

机械控制工程基础答案提示

第二章 系统的数学模型

2-1 试求如图2-35所示机械系统的作用力F(t)与位移y(t)之间微分方程和传递函数。

F(t)

图2-35 题2-1图

解：依题意： m

d2y t dt2dy t a

F t f ky t bdt

d2y t dy t a

故 m f kyt F t 2

dtbdt

Y s 传递函数: G s 2

Fsms fs k

2-2 对于如图2-36所示系统，试求出作用力F1(t)到位移x2(t)的传递函数。其中，f为粘性阻尼系数。F2(t)到位移x1(t)的传递函数又是什么？

图2-36 题2-2图

解：依题意：

d2x1 t dx1 t dx2 t

m1 对m1： F1 k1x1 t f 2 dt dt dt

祝守新,邢英杰,韩连英主编 清华大学出版社

对两边拉氏变换：F1 s k1x1 f sX1 s sX2 s m1sX1 s ①

2

d2x2 t dx1 t dx2 t

对m2： F2 t f k2x2 t m2dt2 dtdt

祝守新,邢英杰,韩连英主编 清华大学出版社

机械控制工程基础答案提示

第二章 系统的数学模型

2-1 试求如图2-35所示机械系统的作用力F(t)与位移y(t)之间微分方程和传递函数。

F(t)

图2-35 题2-1图

解：依题意： m

d2y t dt2dy t a

F t f ky t bdt

d2y t dy t a

故 m f kyt F t 2

dtbdt

Y s 传递函数: G s 2

Fsms fs k

2-2 对于如图2-36所示系统，试求出作用力F1(t)到位移x2(t)的传递函数。其中，f为粘性阻尼系数。F2(t)到位移x1(t)的传递函数又是什么？

图2-36 题2-2图

解：依题意：

d2x1 t dx1 t dx2 t

m1 对m1： F1 k1x1 t f 2 dt dt dt

祝守新,邢英杰,韩连英主编 清华大学出版社

对两边拉氏变换：F1 s k1x1 f sX1 s sX2 s m1sX1 s ①

2

d2x2 t dx1 t dx2 t

对m2： F2 t f k2x2 t m2dt2 dtdt

《现代机械控制工程》试卷1

一、单选题（20分，每小题2分）

1、系统稳定的充要条件是，其特征根的实部必须( )零，也即是系统传递函数的极点均分布在复平面的( )半平面。

A)大于,左 B) 大于,右 C) 小于,左 D) 小于,右 2、二阶振荡环节的传递函数为（ ）

1A)G(s)?

Ts?1B) G(s)?Ts

2?n1C) G(s)? D) G(s)?2 2Tss?2??ns??n3、频率特性的实部部称为（ ），频率特性的虚部部称为（ ）

A)实频特性，虚频特性 B)幅频特性，相频特性 C)最小相位，非最小相位 D)顺馈，反馈 4、已知机械系统的传递函数为G(s)?4，则系统的阻尼比是( ) 2s?s?4A) 0.25 B) 0.5 C) 1 D) 2

5、一阶系统的过渡时间约为（ ）(其中T为一阶系统的时间常数) A) 0.25T B) 0.5T C) 4T D) 2T

K，则其频率特性幅值M(?)=（ ） sK1K1A). B).2 C). D).2

????7、一阶惯性环节的传递函数为（ ）

6、设积分环节的传递函数为G(s)=

1A)G(s)? T

第九章

1． 简述水质指标在水体污染控制、污水处理工程设计中的作用。

答：水质污染指标是评价水质污染程度、进行污水处理工程设计、反映污水处理厂处理效果、开展水污染控制的基本依据

4．水体自净有哪几种类型？氧垂曲线的特点和使用范围是什么？

答：污染物随污水排入水体后，经过物理的、化学的与生物化学的作用，使污染的浓度降低或总量减少，受污染的水体部分地或完全地恢复原状，这种现象称为水体自净或水体净化。包括物理净化、化学净化和生物净化。物理净化指污染物质由于稀释、扩散、沉淀或挥发等 作用使河水污染物质浓度降低的过程。化学净化指污染物质由于氧化、还原、分解等作用使河水污染物质浓度降低的过程。生物净化指由于水中生物活动，尤其是水中微生物对有机物的氧化分解作用而引起的污染物质浓度降低的过程。有机物排入河流后，经微生物降解而大量消耗水中的溶解氧，使河水亏氧；另一方面，空气中的氧通过河流水面不断地溶入水中，使溶解氧逐步得到恢复。耗氧与亏氧是同时存在的， DO曲线呈悬索状下垂，称为氧垂直曲线。适用于一维河流和不考虑扩散的情况下。 第十章

2．设置沉砂池的目的是什么？曝气沉砂池的工作原理与平流式沉砂池有何区别？ 答：沉砂池的设置目的是去除污水中泥砂、煤渣等相对密

★编号：重科院（ ）考字第（ ）号 第 1 页

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）

★编号：重科院（ ）考字第（ ）号 第 2

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机械控制工程试卷十五及其答案详解

一、 分析题 （本题共1小题，共10分）

试说明图1.1所示液面自动调节器的工作原理，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。

一、分析题（本题共1小题，共10分）

（1） 答案要点：杠杆处于平衡位置时，浮子的高度为H0，进水阀为关闭的。当我们打开出水阀放出一部分水时，水槽中的液面高度下降至h，漂浮在液面的浮子也随之下降至h的位置，这时通过与之连接的杠杆机构使其右端抬起，并由此打开进水阀放水，使水槽中的液面上升，直到液面上升到位置为H0，杠杆机构重新恢复平衡，由此使进水阀关闭，（9分） （2） 答案要点：该系统属于自动调节系统（或称恒值控制系统）。（1分）

杠杆进水阀浮子H0h出水阀

图1.1 液面自动调节器

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

ν=0曲线，根据

郝吉明编著

第一章 概 论

1.1 解：

按1mol干空气计算，空气中各组分摩尔比即体积比，故nN2=0.781mol，nO2=0.209mol，nAr=0.00934mol，nCO2=0.00033mol。质量百分数为

N2%

0.781 28.010.209 32.00

100% 75.51%，O2% 100% 23.08%；

28.97 128.97 10.00934 39.940.00033 44.01

Ar% 100% 1.29%，CO2% 100% 0.05%。

28.97 128.97 1

1.2 解：

由我国《环境空气质量标准》二级标准查得三种污染物日平均浓度限值如下：

SO2：0.15mg/m3，NO2：0.12mg/m3，CO：4.00mg/m3。按标准状态下1m3干空气计算，其

1 103

44.643mol。故三种污染物体积百分数分别为： 摩尔数为

22.40.15 10 30.12 10 3

0.052ppm，NO2： 0.058ppm SO2：

64 44.64346 44.6434.00 10 3

3.20ppm。 CO：

28 44.643

1.3 解：

1.50 10 4 1543

1.031g/m1） （g/mN） N 3

22.

1 1.1 干结空气中N 2、O 2、Ar 和CO 2气体所占的质量百分数是多少？

解：按1mol 干空气计算，空气中各组分摩尔比即体积比，故n N2=0.781mol ，n O2=0.209mol ，n Ar =0.00934mol ，n CO2=0.00033mol 。质量百分数为

%51.75%100197.2801.28781.0%2=???=N ，%08.23%1001

97.2800.32209.0%2=???=O ； %29.1%100197.2894.3900934.0%=???=Ar ，%05.0%1001

97.2801.4400033.0%2=???=CO 。 1.2 根据我国的《环境空气质量标准》的二级标准，求出SO 2、NO 2、CO 三种污染物日平均浓度限值的体积分数。

解：由我国《环境空气质量标准》二级标准查得三种污染物日平均浓度限值如下：

SO2：0.15mg/m 3，NO2：0.12mg/m 3，CO ：4.00mg/m 3。按标准状态下1m 3

干空气计算，其摩尔数为mol 643.444

.221013

=?。故三种污染物体积百分数分别为： SO 2：ppm 052.0643.44641015.03=??-，NO 2：pp

郝吉明编著

第一章 概 论

1.1 解：

按1mol干空气计算，空气中各组分摩尔比即体积比，故nN2=0.781mol，nO2=0.209mol，nAr=0.00934mol，nCO2=0.00033mol。质量百分数为

N2%

0.781 28.010.209 32.00

100% 75.51%，O2% 100% 23.08%；

28.97 128.97 10.00934 39.940.00033 44.01

Ar% 100% 1.29%，CO2% 100% 0.05%。

28.97 128.97 1

1.2 解：

由我国《环境空气质量标准》二级标准查得三种污染物日平均浓度限值如下：

SO2：0.15mg/m3，NO2：0.12mg/m3，CO：4.00mg/m3。按标准状态下1m3干空气计算，其

1 103

44.643mol。故三种污染物体积百分数分别为： 摩尔数为

22.40.15 10 30.12 10 3

0.052ppm，NO2： 0.058ppm SO2：

64 44.64346 44.6434.00 10 3

3.20ppm。 CO：

28 44.643

1.3 解：

1.50 10 4 1543

1.031g/m1） （g/mN） N 3

22.