控制工程基础课后答案
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)(t F 与位移)(t y 之间微分方程和传递函数。
)
(t F )(t y f
图2-35 题2-1图
解：依题意： ()
()()()
2
2
d y t dy t a m F t f ky t dt
b
dt
?
=
?-?
-
故 ()()()()t F b
a t ky dt t dy f dt
t y d m
?=
+?
+2
2
传递函数: ()()()
k
fs ms
b
a
s F s Y s G ++=
=
2
2-2 对于如图2-36所示系统，试求出作用力F 1(t )到位移x 2(t )的传递函数。其中，f 为粘性阻尼系数。F 2(t )到位移x 1(t )的传递函数又是什么？
图2-36 题2-2图
解：依题意：
对1m ： ()()()()212
121111dt t x d m dt t dx dt t dx f t x k F =??
?
???---
对两边拉氏变换：()()()[]()s X s m s sX s sX
f x k s F 12
121
111=--- ①
对2m ： ()()()()()222
222212dt t x d m t x k dt t dx dt t dx f t F =-??
?
???-+ 对两边拉氏变换：()()()[]()()s X s m s x k s sx s sx f s F 22222212=--+ ② 故： ()
()()()()()
()()
???=+++-=-++S F s x k fs s m s fsx s F s fsx s x k fs s m 2222
21121121 故得：()()()
()()(
)
()()()()(
)
()()
()???
????-+++++++=-+++++++?=22221212
2
12122222121222
211fs k fs s m k fs s m k fs s m s F s fsF s x fs k fs s m k fs s m s fsF k fs s m s F s x 故求()t F 1到()t x 2的传递函数 令：()02=s F
()()()
()()()
()()()212
2
2
11
1224
3
2
121212211212
x s fs
G s F s m s
fs k m s fs k fs fs
m m s f m m s m k m k s f k k s k k =
=
++++-=
+++++++
求()t F 2到()t x 1的传递函数 令：()01=s F
()()()
()()()
()()()112
2
2
21
1224
3
2
121212211212
x s fs
G s F s m s
fs k m s fs k fs fs
m m s f m m s m k m k s f k k s k k =
=
++++-=
+++++++
2-3 试求图2-37所示无源网络传递函数。
o
图2-37 题2-3图
解 （a ）系统微分方程为
()()()()()()()()
1
2
1
21202
121i i t dt i t R
C
u i t R i t R u i t R i t i t i t ==+==+? 拉氏变换得 ()()
()()()()()()()()
1122112012121i I s R I s C s
U s I s R I s R U s I s R I s I s I s ==+==+ 消去中间变量()()()12,,I s I s I s 得：()()()
()()
()
2
102112
1212112
1111
i R R C s U s R C sR R R G s R R U s R R C sR C s R R +++=
=
=
++++
（b ）设各支路电流如图所示。
系统微分方程为
()()()()()()
()()()()()()()()()
()()()()()()
()
130
2131
04
2
502
026234561213456i u t R i t u t di t R i t L dt
u t i t dt
C di t u t L dt
u t R i t i t i t i t i t i t =+==
==+=++?
由（1）得：()()()13i o U s R I s U s =+ 由（2）得：()()1312R I s L sI s = 由（3）得：()()421o U s i s C s
=
由（4）得：()()25o U s L sI s = 由（5）得：()()26o U s R I s =
由（6）得：()()()()()23456I s I s I s I s I s +=++
故消去中间变量()()()()()()123456,,,,,I s I s I s I s I s I s 得： ()()()()2
1121
21212
122121212
11
o i L L s U s L L R L L R R U s L L C s s L L L L R R ??
+ ?
+??
=
+++++ 2-4 证明[]2
2
cos ω
ω+=
s s t L
证明：设()cos f t t ω=
由微分定理有()()()()22
(1)
2
00d f t L s F s sf f dt ??=--????
（1）
由于()0cos 01f ==，()
()10sin 00f
ω=-=，
()2
2
2
cos d f t t dt
ωω=- （2）
将式（2）各项带入式（1）中得
()2
2cos L t s F s s ωω??-=-??
即 ()()2
2
F s s F s s ω-=-
整理得()2
2
s F s s ω
=+
2-5 求21()2
f t t =
的拉氏变换。
解：()()()2
223
111
122
2
st
st
F s L t t e
dt st e
d st s
∞∞--??
===
?????
?
令st x =，得
()23
12x
F s x e
dx s
∞-=
?
由于伽马函数()0
1!n x
n x e dx n ∞
-Γ+==?
，在此2n =
所以()3
3
112!2F s s
s
=
=
2-6 求下列象函数的拉氏反变换。 （１）)
3)(2)(1(3
5)(++++=
s s s s s X
（２）3
2
)
1(32)(+++=
s s s s X
（３）)
2()1(1
)(3
++=s s s s X
解：（1） 31253
()(1)(2)(3)
1
2
3
A A A s X s s s s s s s +=
=
+
+
++++++
[]()11513()(1)1(12)(13)
s A X s s =--+=+=
=--+-+
同理 27A =，36A =-
176()1
2
3
X s s s s =-
+
-
+++
拉式反变换得
23()76t
t
t
x t e
e
e
---=-+-
（2）()
2
2
3
3
3
12
2321()(1)
(1)
(1)
1
s s s X s s s s s ++++=
=
=
+
++++
拉式反变换得
2
()t
t
x t t e
e
--=+
（3）351243
3
2
1
()(1)(2)
(1)
(1)
(1)
2
A A A A A X s s s s s s s s
s =
=+
+
+
+
++++++
11
111(2)
1(12)
s A s s =-=
=
=-+--+
()22
21
1
221
0(2)(2)
s s s d A ds s s s s =-=--+??=
=
=??++??
()2
2232
32224
4
1
1
1
2211
1(2)(1)(4128)
12(2)2(2)(2)
s s s s d
d s s s s s s A ds s s ds s s s s =-=-=--+????+-+++===
=-???
?+++??
??
43
11(1)(2)
2
s A s s ==
=
++
53211(1)
2
s A s s =-=
=
+
所以3
1111()(1)
1
22(2)
X s s s s
s =-
-
+
+
+++
拉式反变换得
2
2111()22
2
t
t
t
x t t e
e
e
---=-
-+
+
2-7绘制图2-38所示机械系统的方框图。
x
y
1
f 2
f
图2-38 题2-7图
解
依题意：()()[]()()[]
()()
2
2
2
1
dt
t y d m
dt
t dy f dt
t y t x d f t y t x k =--++
两边拉氏变换得：()()[]()()[]()()s Y ms s sY f s Y s X s f s Y s X k 221=--+-
()()()[]()()
()()()()()[]()
s Y s Y f s Y s X s f k
ms
s Y ms s sY f s Y s X s f k =--+?
=--+?212
2
211
故得方块图：
2-8 如图2-39所示系统，试求
（１） 以X (s )为输入，分别以Y (s )、X 1(s )、B (s )、E (s )为输出的传递函数。 （２） 以N (s )为输入，分别以Y (s )、X 1(s )、B (s )、E (s )为输出的传递函数。
图2-39 题2-8图
解
（1）()()()
()()()()()
s H s G s G s G s G s X s Y s G 212111+=
=
()()()()()()()
()()()()()()()
s H s G s Y s X s B s X s E s H s G s Y s B s G s E cs Y ??-=-=??==21211
故
()()()()()[]()()()()()()()()()()()()()()()()()
()()()
()()()
s H s G s G s X s E s G s H s G s G s H s G s G s X s B s G s H s G s G s G s X s Y s G s G s H s G s Y s X s Y 21421213211112121111
11+=
=
+==+=
=
???-=
（2）
()()()()()()()()()()()()()()()()
()()()()()()()()()()()
()()()()()
s H s G s G s H s G s N s E s G s H s G s G s H s G s N s B s G s H s G s G s H s G s G s N s Y s G s H s G s G s G s N s Y s G 2124212321211221211111+-=
=
+==+-==
+==
2-9 化简如图2-40所示各系统方块图，并求其传递函数。
)
(s X )
(s X )
(s X )
(s X )(s Y )
(s Y )
(s Y )
(s Y
图2-40 题2-9图
解：
（a ） 第三回路传递函数：()3
3321G H G s F +=
第二回路传递函数：()()()()
3
22333
23
32323
3323232211111G H G H G G G H G H G G H G G G s H s F G s F G s F ++=++
+
=+?=
第一回路传递函数：()()
1
321332323
212
112111H G G G H G H G G G G G F H G F G s X s Y +++=
+=
故原图可化简为：
（b）
(c)
(d)
()()()()()
3
232322221
113111F F H F F s X s Y s F H G G s F H G G s F +=
=
+=
+=
2-10
解：
()2
121213
241232221111231H H G G L L G G L G G L H G L H G L G P G P -==-==-===
△()21213221221121432111H H G G G G G G H G H G L L L L L L -++-+=++++-= 而2L 与21P P 都不接触，所以
2
22222211111H G L H G L -=-=?-=-=?
故综上：
()()()
()()
()()
2
12132212211223121213221221122122311111H H G G G G G G H G H G H G G G H H G G G G G G H G H G H G G H G G P
s X s Y s G P k
k
k
-++-+-+=
-++-+-+-=
?
?=
=
=∑
第三章 时间特性分析法
3-1
解：依题意，系统的闭环传递函数为：()()
1
1112
++=
+=
s s s s s G
()
()()
()
()()
%284
%563
%
4.16%100%100%63.33
3242.29342
3
33
3arctan
1arctan
2
321112112113
312
2
2
2
2
±==
±==
=?=?===
=
=-=
-=
=
=-==
?
?? ??-=
-==?===-
--s W t s W t e
e
M s W t s s W t s rad
W W W s
rad
W W n
s n s p d
p d r n d n n n ζζππππ
πβππζζ
βζ
ζζπ
ζ
ζπ
3-2
解：依题意：
()()
()
bk
aks s k b as
s
k s
k s X s Y ++=+?
+?
=2
2
2
111
则 10
,1116.0%16%100%2
510210
10
3
3
12
2
2
==∴=∴===?==
?=?===?==---
b a a e
e
Mp a a W a ak W b W bk a n n n πζ
ζπ
ζζζ
3-3
解：依题意：
()
(
)
()()
()()()()
1.243.11321
3
.11321.243.113223.113236.065.33101%30%100101.0%
30%1000
.10.13.1%2
2
2
2
2
212
+=
∴+=
++=
++=
∴=∴??
?==??????=-=?=?==
=?-=--s s s G s G s G s s W s W s W s X s Y W W W e s
rad
W W t Mp n n n
n n
n d d
p ζζπ
ζππζζπ
3-4
解：依题意：()()
()()
2
2
2
12211k as s k k a s s k a s s k k s X s Y ++=
++
+?=
由于阶跃值为2，故可知21=k 而n
n
W a W k ζ22
2==
01
.6246.2461
.095
.4125.18.0%10000.200.218.2%2
22
12====∴??
?==????
???
?-==?==?=-=
--ζπζζππ
ζζπ
a W k W W W W t e Mp n n n d d p
3-5
解：依题意：
()()
()()()
()()
()1
12
1
11
11
111114111k s k k s k s k k s s k s s k s s s k s X s Y t t +++=
+++=
+?
+++=
故可知：
()()???
???
?
±==±==∴=≈
∴=-???
?
?
?
--=
-=
≈
=????=+=∴==∴-=?==
=?==+=--
%2686.14
%5265.13269.02
538.011arctan 2
178.074.4105.2152
.059
.4125.18.0%
15%100%212
2
112
112
12
n s n s r d n d r r d t t n n d
p n
t n
W t W t s
t t W W t t t k k k k W W s W t e Mp W k k W k ζζζ
ζ
ζ
πβ
πζζ
ππ
ζζ
ζπ
3-6
解：依题意
()
()()()
()()
()()()()(
)
(
)
(
)
m
S
N m W f m
f
W kg
m m m
k W s
rad
W s
W W W t Mp m
N k m
k
k
k
fs ms
s sX X s
k
fs ms
s X s
s P k
fs ms s P s X t P dt
t dx f
t kx dt
t dx
m n n n n
n
n d
p s s ?=???==∴=
=?==
=
=∴==
-=
=
=??? ??
+=
∴==∴==
?
++=
=
∞∴?
++=
∴=++=
∴
=++→→183********.16.022*******
.13000096.128.016
.0095.01ln 095
.01ln
%
5.9%3000001.03003001300130012
2
2
2
2
2
22
2
2
lim
lim
ζζπζ
πππ
ζ
第四章 频率特性分析法
4-5用分贝数(dB)表达下列量：
（1）10；（2）100； （3）0.01；（4）1；
解：（1）10； L (ω)=20lg10=20 dB （3）0.01； L (ω)=20lg0.01=-40 dB
（2）100； L (ω)=20lg100=40dB （4）1； L (ω)=20lg1=0dB
4-6 当频率12rad /s ω=和220rad /s ω=时，试确定下列传递函数的幅值和相角。 （1）s
s G 10)(1= （2）)
11.0(1)(2+=
s s s G
解 (1) ()()()()()()()()?????-=?===-=?=?=-=∞-=????
??
??-==
∴-
===
o o
A s rad s A s rad A j
j j G s s G 90212090290arctan 010arctan 10
10
101022
21
11
0ω?ωωω?ωωωω?ω
ωω
ωω
(2)
()()
()()
()
()
j j j j j j j G s s s G ++-=
++-=
+--=
+-=
+=+=
ωω
ωωω
ω
ωω
ωωωω
ωωωω1.001.01
1.001.0101.01.01.0111.0111.013
2
2
4
2
4
2
2
2
故
()()()()()()??
??-==?=?-==?===+=
+?+=
4.153,022
.0203.101,49.0210
arctan
1.01arctan
1
01.01
101.001.012221112
2
3
ω?ωωω?ωωω
ω
ω?ωωωω
ωωA s rad A s rad A
4-7 试求下列函数的幅频特性)(ωA ，相频特性)(ωφ，实频特性)(ωU 和虚频特性)(ωV 。
（1）1
305)(1+=ωωj j G （2）)
1.0(1)(2+=
ωωωj j j G
（1）
解：
()()()
()()()
()()()
()()1
900150,1
9005
30arctan 1
30arctan
,90015
301900151301301305;
1
3052
12
112
2
11+-=
+=
-=-=+=∴-+=
+-++-=+=ωωωωωωω?ωωωωωωωωωωV U w A j j j j j G j j G
（2） ()()
;11.012+=ωωj j w G
解：
()()(
)
()
()()()
()()ω
ωω
ωωωωω
ωω
ωωω
ω
ω
ω
ω?ωωω
ωωωω
ω
ωω
ωωω
ω
ωω
ωω+-=
+-=
+-=
+-=
--=--==+=
+=
∴++-=
--+-+-=+-=3
2
4
22
2
4
2
20
2
2
22
2
4
22
2
4
2
2
2
2
201.0101.0,1
01.01.001.01.01.0arctan 901.0arctan 901.0arctan
1
01.01
01.011.001.011.01.01.001.01
V U A j
j j j j j G o
4-8 设单位反馈系统的开环传递函数为()101
G s s =+ ，当系统作用有以下输入信号：
（1） ()()s i n 30x t t =+? （2） ()()2c o s 2
45
x t t =-? （3） ()()()s i n 302c o s 245x t t t =+?--?
求系统的稳态输出 。 解：
()()()()()()()()()()0
452cos 230
sin 3;452cos 22;30sin 1--+=-=+=t t t X t t X t t X
依题意：
()()
()()()()()()??
? ??-=??? ?
?-
=+=
+?+=
+-=
+=+=++
+=
+=
11arctan 11arctan 12110121121101211110111011101101110
1
2
2
2
2
w w w w
w
w
w A w
jw jw jw G s s s s G s G s X s Y ?
（1）当()(
)()()()(
)()
'
4924sin 905.0'11530
sin 905.0'11519
.511
1arctan
,905.0122
10130
sin 0
10
110
1+=-+==-=-===
∴=?
+=t t t y w w A s
rad
w t t X ?
（2）当
()(
)()()()()()
'
18552cos 788.1'1810452cos 2894.0'18103.1011
2arctan
,894.0125
10245
2cos 20
20
220
2-=--?=∴-=-=-===
∴=?
-=t t t y w w A s
rad
w t t X ?
（3） 当
()()()()()()t X t X t X t t t X 213003452cos 230sin -=?--+= 依据叠加原理可可知：
()()()()()'18552cos 788.1'4924sin 905.000213--+=-=t t t y t y t y
4-9 某单位反馈的二阶Ⅰ型系统，其最大百分比超调量为%3.16%=p M ，峰值时间114.6m s p t =，试求其开环传递函数，并求出闭环谐振峰值r M 和谐振频率r ω。
解：依题意：
()()()
()()()()
n
n
n
n n
s s s G s G s G s s s X s Y s ζω
ωωζωωφ21
22
2
2
+=
∴+=
++=
=
由
5
.016
.13814.1163.01ln 163
.01ln
%
1ln %
1
ln
%3.16%100%2
2
2
2
12
==
??
? ??
+=???
?
??+=
?=?=--
π
π
ζζ
ζπ
Mp Mp e Mp
由
()()
()
s
r a d
Mr s s s s s G t t n r p n n d
p 38.225.02165.31211547
.15
.015.021
121
10316.065.3165.3165.3165
.3125
.0110
6.11414
.3112
2
2
2
2
3
2
2
=?-?=-?==-??=
-=
+=
+=
∴=-?=
-=
?-=
=
-ζωωζζζ
π
ωζ
ωπωπ
4-10 画出下列传递函数的极坐标图。 (1) s
s s G 125.0121)(++= (2) )
02.01(2)(s s s G +=
解：（1） 依题意：
()()2
2
6415288ω
ωωω+++?
=j j G
实频特性：(
)2
2
64288ω
ω++?=U 虚频特性：2
64158ω
ω+?=
V
则由
(
)5
.716
12064
212064
120641200
lim ,16644lim
1664428lim
lim ,1lim 2
2
2
22
2
==
=
?+=
+=
==++?=++?==∞
→∞
→∞→→→V V V u u w w u w w ω
ω
ω
ωω
ω
ω
ω
当且仅当
ωω
=64
时取等号，此时ω=8.
将ω=8代入U 中得到，2
161217+==U
故可得到如图所示的极坐标图。 （2）依题意
()()
()()()
2
2
2
22
2
505000
,50
100
50
50100
02.012
+-=
+-
=?++?
-
=+=
ωωωωωωωω
ωωωV U j j j j G
随着ω的增大，U (ω)，V (ω)都增大。
()()()()0lim lim ,lim ,25
12500
100lim 0
==-∞=-
=-
=∞
→→→→ωωωωV U V U w w w w
故可得到其极坐标图如图所示：
4-11 试绘出具有下列传递函数的系统的波德图。
（1） ()10.21
G s s =+
（2） ()2
2.5(10)(0.21)
s G s s s +=
+
（3） ()2
2
1250(2)(625)
s G s s s s +=++
解：（1）
4-12 已知各最小相位系统的对数幅频渐近特性曲线如图4-39所示。试分别写出对应的传递函数。
（1）100060lg 20=?=k k ，无积分环节
《控制工程基础》习题答案(燕山大学,第二版)
控制工程基础习题解答 第一章 1-1．控制论的中心思想是什么？简述其发展过程。 维纳（N.Wiener）在“控制论——关于在动物和机器中控制和通讯的科学”中提出了控制论所具有的信息、反馈与控制三个要素，这就是控制论的中心思想 控制论的发展经历了控制论的起步、经典控制理论发展和成熟、现代控制理论的发展、大系统理论和智能控制理论的发展等阶段。具体表现为： 1．1765年瓦特（Jams Watt）发明了蒸汽机，1788年发明了蒸汽机离心式飞球调速器，2．1868年麦克斯威尔（J.C.Maxwell）发表“论调速器”文章；从理论上加以提高，并首先提出了“反馈控制”的概念； 3．劳斯（E.J.Routh）等提出了有关线性系统稳定性的判据 4．20世纪30年代奈奎斯特（H.Nyquist）的稳定性判据，伯德（H.W.Bode）的负反馈放大器； 5．二次世界大仗期间不断改进的飞机、火炮及雷达等，工业生产自动化程度也得到提高； 6．1948年维纳（N.Wiener）通过研究火炮自动控制系统，发表了著名的“控制论—关于在动物和机器中控制和通讯的科学”一文，奠定了控制论这门学科的基础，提出 了控制论所具有的信息、反馈与控制三要素； 7．1954年钱学森发表“工程控制论” 8．50年代末开始由于技术的进步和发展需要，并随着计算机技术的快速发展，使得现代控制理论发展很快，并逐渐形成了一些体系和新的分支。 9．当前现代控制理论正向智能化方向发展，同时正向非工程领域扩展（如生物系统、医学系统、经济系统、社会系统等）， 1-2．试述控制系统的工作原理。 控制系统就是使系统中的某些参量能按照要求保持恒定或按一定规律变化。它可分为人工控制系统（一般为开环控制系统）和自动控制系统（反馈控制系统）。人工控制系统就是由人来对参量进行控制和调整的系统。自动控制系统就是能根据要求自动控制和调整参量的系统，系统在受到干扰时还能自动保持正确的输出。它们的基本工作原理就是测量输出、求出偏差、再用偏差去纠正偏差。 1-3．何谓开环控制与闭环控制？ 开环控制：系统的输出端和输入端之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用没有影响。系统特点：系统简单，容易建造、一般不存在稳定性问题，精度低、抗干扰能力差。 闭环控制：系统的输出端和输入端存在反馈回路，输出量对控制作用有直接影响。闭环的反馈有正反馈和负反馈两种，一般自动控制系统均采用负反馈系统，闭环控制系统的特点：精度高、抗干扰能力强、系统复杂，容易引起振荡。 1-4．试述反馈控制系统的基本组成。 反馈控制系统一般由以下的全部或部分组成（如图示）： 1．给定元件：主要用于产生给定信号或输入信号
《控制工程基础》王积伟_第二版_课后习题解答(完整)
第一章 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 4 解：1)控制系统方框图
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），通过杠杆机构是进水阀的开度增大（减小），进入水箱的水流量增加（减小），水位升高（降低），浮球也随之升高（降低），进水阀开度增大（减小）量减小，直至达到新的水位平衡。此为连续控制系统。 b) 水箱是控制对象，水箱的水位是被控量，水位的给定值h ’由浮球拉杆的长度给定。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），到一定程度后，在浮球拉杆的带动下，电磁阀开关被闭合（断开），进水阀门完全打开（关闭），开始进水（断水），水位升高（降低），浮球也随之升高（降低），直至达到给定的水位高度。随后水位进一步发生升高（降低），到一定程度后，电磁阀又发生一次打开（闭合）。此系统是离散控制系统。 2-1解： （c ）确定输入输出变量（u1，u2） 22111R i R i u += 222R i u = ?-= -dt i i C u u )(1 1221 得到：11 21221222 )1(u R R dt du CR u R R dt du CR +=++ 一阶微分方程 （e ）确定输入输出变量（u1，u2） ?++=i d t C iR iR u 1 211 R u u i 2 1-=
控制工程基础第三章参考答案
第三章 习题及答案 传递函数描述其特性，现在用温度计测量盛在容器内的水温。发现需要时间才能指示出实际水温的98%的数值，试问该温度计指示出实际水温从10%变化到90%所需的时间是多少? 解： 41min, =0.25min T T = 1111()=1-e 0.1, =ln 0.9t h t t T -=-T 21T 22()=0.9=1-e ln 0.1t h t t T -=-， 210.9 ln 2.20.55min 0.1 r t t t T T =-=== 2.已知某系统的微分方程为)(3)(2)(3)(t f t f t y t y +'=+'+''，初始条件2)0( , 1)0(='=--y y ，试求： ⑴系统的零输入响应y x (t )； ⑵激励f (t ) (t )时，系统的零状态响应y f (t )和全响应y (t )； ⑶激励f (t ) e 3t (t )时，系统的零状态响应y f (t )和全响应y (t )。 解：(1) 算子方程为：)()3()()2)(1(t f p t y p p +=++ ) ()e 2 5e 223()()()( ) ()e 2 1e 223()()()( )()e e 2()(2 112233)( )2(; 0 ,e 3e 4)( 34 221e e )( 2x 2222x 212 121221x t t y t y t y t t t h t y t t h p p p p p p H t t y A A A A A A A A t y t t t t t t f f t t t t εεεε------------+=+=+-==-=?+-+= +++= -=??? ?-==????--=+=?+=∴* ) ()e 4e 5()()()( )()e e ()(e )()( )3(2x 23t t y t y t y t t t h t y t t t t t f f εεε------=+=-==* 3.已知某系统的微分方程为)(3)(')(2)(' 3)(" t f t f t y t y t y +=++，当激励)(t f =)(e 4t t ε-时，系统
控制工程基础习题答案(1章)
第一章 1．试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点。 开环控制系统具有一些特点，如系统结构比较简单、成本低、响应速度快、工作稳定，但是，当系统输出量有了误差无法自动调整。因此，如果系统的干扰因素和元件特性变化不大，或可预先估计其变化范围并可预先加以补偿时，采用开环控制系统具有一定的优越性，并能达到相当高的精度。 闭环控制系统的优点是，当系统的元件特性发生变化或出现干扰因素时，引起的输出量的误差可以自动的进行纠正，其控制精度较高。但由于控制系统中总有贮能元件存在，或在传动装置中存在摩擦、间隙等非线性因素的影响，如果参数选择不适当将会引起闭环控制系统振荡，甚至不能工作。因此，控制精度和稳定性之间的矛盾，必须通过合理选择系统参数来解决。另外，一般说来，闭环控制系统的结构复杂，相对于开环系统成本高。 2．试列举几个日常生活中的开环和闭环控制系统，并说明它们的工作原理。
3．图1-15所示是水箱液位控制系统。试说明其工作原理，找出输入量、输出量、扰动量及被控对象，并绘制出职能方框图。 图1-15 解： 图1-15所示是水箱液位控制系统，控制目的是保证液面高度不变。当出水截门打开时，水箱水位下降，通过浮子反馈实际液面高度，并与希望的液面高度比较，得出液面偏差，经过杠杆使阀门（锥塞）开大，液面上升；达到控制水位后，阀门关闭，从而保持液面高度不变。这是一个具有负反馈的闭环控制系统。 输入量（控制量）：希望的液面高度 输出量（被控制量）：实际液面高度 扰动量：流量的变化（出水截门打开导致的流量的变化） 被控对象：水箱
4. 图1-16所示是仓库大门垂直移动开闭的自动控制系统原理示意 图。试说明系统自动控制大门开闭的工作原理。 解: 当合上开门开关时，电位器桥式测量电路产生偏差电压，经放大器放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，使大门向上提起。与此同时，与大门连在一起的电位器点刷上移，直到桥式测量电路达到平衡，电动机停止转动，开门开关自动断开。反之，当合上关门开关时，伺服电动机反向转动，带动绞盘使大门关闭。从而实现了远距离自动控制大门开闭的要求。 图1-16 题4图仓库大门垂直移动开闭的自动控制系统职能方框图
北航《机电控制工程基础》在线作业二满分答案
北航《机电控制工程基础》在线作业二 一、单选题（共 20 道试题，共 40 分。） 1. 人为地给系统施加某种测试信号，记录其输出响应，并用适当地数学模型逼近的方法又称为（）。 A. 最优控制 B. 系统辨识 C. 系统分析 D. 自适应控制 -----------------选择：B 2. 二阶系统的传递函数G(s)=5/(s2+2s+5)，则该系统是（）。 A. 临界阻尼系统 B. 欠阻尼系统 C. 过阻尼系统 D. 零阻尼系统 -----------------选择：B 3. 若已知某串联校正装置的传递函数为G(s)=(s+1)/(10s+1)，则它是（）装置。 A. 反馈校正 B. 相位超前校正 C. 相位滞后-超前校正 D. 相位滞后校正 -----------------选择：D 4. 若系统的闭环传递函数为φ(s)=1000/(s2+34.5s+1000)，则峰值时间为（）。 A. 0.2 B. 0.25 C. 0.12 D. 0.5 -----------------选择：C 5. 就连续系统和离散系统的分析工具而言，以下说法正确的是（）。 A. 二者均以拉氏变换为分析工具 B. 连续系统以拉氏变换为分析工具，离散系统以z变换为分析工具 C. 连续系统以z变换为分析工具，离散系统以拉氏变换为分析工具 D. 二者均以z变换为分析工具 -----------------选择：B 6. 由系统结构、输入外作用形式和类型所产生的稳态误差称为（）。 A. 结构性稳态误差 B. 附加稳态误差 C. 原理性稳态误差 D. 以上均不正确 -----------------选择：C
机电控制工程基础第4次作业
机电控制工程基础第4次作业 第6章 一、判断 1．PI 校正为相位滞后校正。 2．系统如图所示，)(s G c 为一个并联校正装置，实现起来比较简单。 3．系统校正的方法，按校正装置在系统中的位置和连接形式区分，有串联校正、并联(反馈)校正和前馈（前置）校正三种。 4．按校正装置G c (s)的物理性质区分，又有相位超前(微分)校正，相位滞后(积分)校正，和相位滞后—超前(积分-微分)校正。 5．相位超前校正装置的传递函数为Ts aTs s G c ++= 11)(，系数a 大于1。 6．假设下图中输入信号源的输出阻抗为零，输出端负载阻抗为无穷大，则此网络一定是一个无源滞后校正网络。 7．下图中网络是一个无源滞后校正网络。 8．下图所示为一个系统的开环对数幅频特性，该系统是稳定的。
0.010.10.510 20 -60 -0 L () L ωd B ?020 γ=-90 -180 -ω ω 6040 20 1 20 -40 -1 .2) (ω? 9．利用相位超前校正，可以增加系统的频宽，提高系统的快速性，但使稳定裕量变小。 10．滞后－超前校正环节的传递函数的一般形式为：) 1)(1() 1)(1()(2121s T s T s aT s bT s G c ++++=，式 中a >1，b <1且b T 1>a T 2。 二、已知某单位反馈系统开环传递函数为) 12(10 )(0+= s s s G ,校正环节为 ) 12.0)(1100() 12)(110()(++++= s s s s s G c 绘制其校正前和校正后的对数幅频特性曲线以及校正环节图 形与校正后的相角裕量?)(=c ωγ 三、什么是PI 校正？其结构和传递函数是怎样的？ 四、某单位负反馈系统的结构图如图所示。 要求校正后系统在r(t)=t 作用下的稳态误差e ss ≤0.01，相位裕量γ≥45о ，试确定校正装置的传递函数
过程控制工程基础习题及答案
西南科技大学成教学院德阳教学点 《自动化仪表与过程控制》练习题及参考答案 班级：姓名：学号：成绩： 一、填空题 1、过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程和测量变送等环节组成。 2、仪表的精度等级又称准确度级，通常用引用误差作为判断仪表精度等级的尺度。 3、过程控制系统动态质量指标主要有衰减比n 、超调量°和过渡过程时间t s；静态质量指标有稳态误差e ss。 4、真值是指被测变量本身所具有的真实值，在计算误差时，一般用约定真值或相对真值来代替。 5、根据使用的能源不同，调节阀可分为气动调节阀、电动调 节阀禾口液动调节阀三大类。 6、过程数学模型的求取方法一般有机理建模、试验建模和混合建模。 7、积分作用的优点是可消除稳态误差（余差），但引入积分作用会使系统稳定性下降。 8在工业生产中常见的比值控制系统可分为单闭环比值控制、 双闭环比值控制和变比值控制三种。 9、Smith预估补偿原理是预先估计出被控过程的数学模型，然后将预估器并联在被控过程上，使其对过程中的纯滞后进行补偿。 10、随着控制通道的增益K o的增加，控制作用增强，克服干扰的能力最大， 系统的余差减小，最大偏差减小。 11、从理论上讲，干扰通道存在纯滞后，不影响系统的控制质量。 12、建立过程对象模型的方法有机理建模和系统辨识与参数估 计___ 。 13、控制系统对检测变送环节的基本要求是、迅速和H
14、控制阀的选择包括结构材质的选择、口径的选择、流量特性的选择和正反作用的选择。 15、防积分饱和的措施有对控制器的输出限幅、限制控制器积分部分的输出和积分切除法。 16、如果对象扰动通道增益K f增加，扰动作用增强，系统的余差增大， 最大偏差增大。 17、在离心泵的控制方案中，机械效率最差的是通过旁路控制。 名词解释题 1、衰减比答：衰减比n定义为: B B2 衰减比是衡量系统过渡过程稳定性的一个动态指标。为保证系统足够 的稳定程度，一般取衰减比为4:1?10:1。 2、自衡过程 答：当扰动发生后，无须外加任何控制作用，过程能够自发地趋于新 的平衡状态的性质称为自衡性。称该类被控过程为自衡过程。 3、分布式控制系统 答：分布式控制系统DCS,又称为集散控制系统，一种操作显示集 中、控制功能分散、采用分级分层体系结构、局部网络通信的计算机综合控制系统。 DCS 的设计思想是“控制分散、管理集中”
国家开放大学电大《机电控制工程基础》网络课形考网考作业及答案
国家开放大学电大《机电控制工程基础》网络课形考网考作业及答案 100%通过 考试说明：2020年秋期电大把该网络课纳入到“国开平台”进行考核，该课程共有4个形考任务，针对该门课程，本人汇总了该科所有的题，形成一个完整的标准题库，并且以后会不断更新，对考生的复习、作业和考试起着非常重要的作用，会给您节省大量的时间。做考题时，利用本文档中的查找工具，把考题中的关键字输到查找工具的查找内容框内，就可迅速查找到该题答案。本文库还有其他网核及教学考一体化答案，敬请查看。 课程总成绩 = 形成性考核×50% + 终结性考试×50% 形考任务1 一、判断题（共20道，每道2分） 题目1 自动控制就是在人直接参与的情况下，利用控制装置使生产过程的输出量按照给定的规律运行或变化。 选择一项： 对 错 题目2 反馈控制系统通常是指正反馈。 选择一项： 对 错 题目3 所谓反馈控制系统就是的系统的输出必须全部返回到输入端。 选择一项： 对 错 题目4 给定量的变化规律是事先不能确定的，而输出量能够准确、迅速的复现给定量，这样的系统称之为随动系统。 选择一项： 对 错 题目5 自动控制技不能提高劳动生产率。 选择一项： 对 错 题目6
对于一般的控制系统，当给定量或扰动量突然增加时，输出量的暂态过程一定是衰减振荡。 选择一项： 对 错 题目7 对于一般的控制系统，当给定量或扰动量突然增加某一给定值时，输出量的暂态过程可能出现单调过程。选择一项： 对 错 题目8 被控制对象是指要求实现自动控制的机器、设备或生产过程。 选择一项： 对 错 题目9 任何物理系统的特性，精确地说都是非线性的，但在误差允许范围内，可以将非线性特性线性化。 选择一项： 对 错 题目10 自动控制中的基本的控制方式有开环控制、闭环控制和复合控制。 选择一项： 对 错 题目11 一个动态环节的传递函数为1/s，则该环节为一个微分环节。 选择一项： 对 错 题目12 控制系统的数学模型不仅和系统自身的结构参数有关，还和外输入有关。 选择一项： 对
控制工程基础课后答案
第二章 2.1求下列函数的拉氏变换 （1）s s s s F 2 32)(23++= （2）4310)(2+-=s s s F （3）1)(!)(+-= n a s n s F （4）36 )2(6 )(2++=s s F （5） 2222 2) ()(a s a s s F +-= （6）)14(21)(2 s s s s F ++= （7）52 1 )(+-= s s F 2.2 （1）由终值定理：10)(lim )(lim )(0 ===∞→∞ →s t s sF t f f （2）1 10 10)1(10)(+-=+= s s s s s F 由拉斯反变换：t e s F L t f ---==1010)]([)(1 所以 10)(lim =∞ →t f t 2.3（1）0) 2()(lim )(lim )0(2 =+===∞ →→s s s sF t f f s t )0()0()()()](['2''0 ' 'f sf s F s dt e t f t f L st --==-+∞ ? )0()0()(lim )(lim '2''0f sf s F s dt e t f s st s --=+∞ →-+∞ +∞→? 1 )2()(lim )0(2 2 2 ' =+==+∞→s s s F s f s (2)2 ) 2(1 )(+= s s F , t te s F L t f 21)]([)(--==∴ ,0)0(2)(22' =-=--f te e t f t t 又，1 )0(' =∴f 2.4解：dt e t f e t f L s F st s --?-==202)(11 )]([)( ??------+-=2121021111dt e e dt e e st s st s
机电控制工程基础作业答案-2
机电控制工程基础第2次作业 第3章 一、简答 1. 单位阶跃函数的拉普拉斯变换结果是什么？ 单位斜坡函数的拉氏变换结果是什么？ 单位阶跃函数的拉普拉斯变换结果：X r (s)=L[1(t)]=1/s 单位斜坡函数的拉氏变换结果：X r (s)=L[At]=A/s 2 2．什么是极点和零点？ 如果罗朗级数中有有限多个0z z -的负幂项，且m z z --)(0为最高负幂称0z 是f(z)的m 级 极点。 )()()(0z z z z f m ?--=其中)(z ?在0z 解析且)(z ?不等于0，0z 是f(z)的m 级零点。 3. 某二阶系统的特征根为两个互不相等的实数，则该系统的单位阶跃响应曲线有什么特点？ 该系统的单位阶跃响应曲线动态过程呈现非周期性，没有超调和振荡 4．什么叫做二阶系统的临界阻尼？画图说明临界阻尼条件下 二阶系统的输出曲线。 当ζ=1时是二阶系统的临界阻尼 5．动态性能指标通常有哪几项？如何理解这些指标？ 延迟时间d t 阶跃响应第一次达到终值)(∞h 的50％所需的时间。 上升时间r t 阶跃响应从终值的10％上升到终值的90％所需的时间；对有振荡的系统，也可定义为从0到第一次达到终值所需的时间。 峰值时间p t 阶跃响应越过稳态值)(∞h 达到第一个峰值所需的时间。 调节时间s t 阶跃响到达并保持在终值)(∞h 5±％误差带内所需的最短时间；有时也用终值的2±％误差带来定义调节时间。 超调量σ％ 峰值)(p t h 超出终值)(∞h 的百分比，即 σ％100)() ()(?∞∞-=h h t h p ％ 6．劳斯稳定判据能判断什么系统的稳定性？ 能够判定一个多项式方程在复平面内的稳定性。 7．一阶系统的阶跃响应有什么特点？当时间t 满足什么条件时响应值与稳态值之间的误差
机械控制工程基础课后答案
机械控制工程课后答案 1-1机械工程控制论的研究对象与任务是什么? 解机械工程控制论实质上是研究机械一r_程技术中广义系统的动力学问题。具体地讲，机械工程控制论是研究机械工程广义系统在一定的外界条件作用下，从系统的一定初始条件出发，所经历的由内部的固有特性所决定的整个动态历程;研究这一系统及其输入、输出二者之间的动态关系。 机械工程控制论的任务可以分为以下五个方面: (1)当已知系统和输人时，求出系统的输出(响应)，即系统分析。 (2)当已知系统和系统的理想输出，设计输入，即最优控制。 (3)当已知输入和理想输出，设计系统，即最优设计。 (4)当系统的输人和输出己知，求系统的结构与参数，即系统辨识。 (5)输出已知，确定系统，以识别输入或输入中的有关信息，即滤波与预测。 1.2 什么是反馈?什么是外反馈和内反馈? 所谓反馈是指将系统的输出全部或部分地返送回系统的输入端，并与输人信号共同作用于系统的过程，称为反馈或信息反馈。 所谓外反馈是指人们利用反馈控制原理在机械系统或过程中加上一个人为的反馈，构成一个自动控制系统。 所谓内反馈是指许多机械系统或过程中存在的相互藕合作用，形成非人为的“内在”反馈，从而构成一个闭环系统。 1.3 反馈控制的概念是什么?为什么要进行反馈控制? 所谓反馈控制就是利用反馈信号对系统进行控制。 在实际中，控制系统可能会受到各种无法预计的干扰。为了提高控制系统的精度，增强系统抗干扰能力，人们必须利用反馈原理对系统进行控制，以实现控制系统的任务。 1.4闭环控制系统的基本工作原理是什么? 闭环控制系统的基本工作原理如下: (1)检测被控制量或输出量的实际值; (2)将实际值与给定值进行比较得出偏差值; (3)用偏差值产生控制调节作用去消除偏差。 这种基于反馈原理，通过检测偏差再纠正偏差的系统称为闭环控制系统。通常闭环控制系统至少具备测量、比较和执行三个基本功能。 1.5对控制系统的基本要求是什么? 对控制系统的基本要求是稳定性、准确性和快速性。 稳定性是保证控制系统正常工作的首要条件。稳定性就是指系统动态过程的振荡倾向及其恢复平衡状态的能力。 准确性是衡量控制系统性能的重要指标。准确性是指控制系统的控制精度，一般用稳态误差来衡量。 快速性是指当系统的输出量与输入量之间产生偏差时，系统消除这种偏差的快慢程度。
控制工程基础答案
作业 P81-3,1-4。1-3 1-4
(P72)2-1，2-2。 2-1-a 22,u u u u u u i c i c -==+ dt du dt du c RC RC R i u i 22-==dt du dt du i RC u RC =+22 2-1-b 221Kx B B dt dx dt dx =- dt dx dt dx B Kx B 122=+ 2-1-c 2u u u i c -= 2212()(1212R C C R i i u R u R u dt du dt du R c i i -+-=+= i dt du dt du u R C R R u R R C R R i 22121221)(2+=++ 2-1-d 22211121x K x K x K B B dt dx dt dx =-+- 1122112)(x K B x K K B dt dx dt dx +=++ 2-1-e 1211R u R u R i i -= ???-+-= +=dt u dt u u u dt i R i u C R i C R R R i R R R C R 21 1211 21211121 2 i dt du dt du u C R u C R R i +=++22212 )(
? (P72)2-1，2-2 2-1-f dt dy B y K X K y K x K x K x K =--=-2222222111, 12212 1)1(x x y K K K K -+= dt dx K BK dt dx K K B x K x K K x K 12122 1)1()(1122122-+=-+- 111212112)(x K BK x K K K B dt dx dt dx +=++ 2-2 2 222212 121212222311311)( ,)( )(dt x d dt dx dt dx dt dx dt x d dt dx dt dx dt dx m B x K B m B B x K t f =--- =-- --22322 32 2 221 )(x K B B m B dt dx dt x d dt dx +++= 3 132222 1211 3311) () (dt x d dt x d dt x d dt dx dt t df m B B B K =++-- 2 2222 223 233 3122 223 13 2322 22322 )(]) ([]) ([dt x d dt dx dt x d dt x d B B B dt dx dt x d B K dt t df B K B B m x K B B m ++++- +++-+2 22 32132 333214 24321)(dt x d B K m dt x d B B B m dt x d B m m + + = + 2 2 23 234 24] [) (12323121213212312121dt x d dt x d dt x d K m B B B B B B K m B m B m B m B m m m +++++++++dt t df dt dx B x K K B B K B B K )(32213213122 )]()([=+++++ ? （P72）2-3:-2)、-4)、-6)；2-4:-2)。 2-3:-2) 21)2)(1(321)(++++++==s A s A s s s s G
机电控制工程基础作业1
一、不定项选择题（共 10 道试题，共 60 分。） 1. 控制系统的基本要求可归结为。 A. 稳定性和快速性 B. 准确性和快速性 C. 稳定性和准确性 D. 稳定性；准确性和快速性 满分：6 分 2. 反馈控制系统一般是指什么反馈？ A. 正反馈 B. 负反馈 C. 复合反馈 D. 正反馈和负反馈 满分：6 分 3. 以下控制系统按结构分类正确的是？ A. 开环控制系统、闭环控制系统和复合控制系统 B. 开环控制系统、闭环控制系统和高阶控制系统 C. 一阶控制系统、二阶控制系统和复合控制系统 D. 一阶控制系统、二阶控制系统和闭环控制系统 满分：6 分 4. 以下不属于随动系统的是。 A. 雷达跟踪系统 B. 火炮瞄准系统 C. 电信号笔记录仪 D. 恒温控制系统 满分：6 分 5. 自动控制技术可以实现以下。
A. 极大地提高劳动生产率 B. 提高产品的质量 C. 减轻人们的劳动强度，使人们从繁重的劳动中解放出来 D. 原子能生产，深水作业以及火箭或导弹的制导 满分：6 分 6. 自动控制就是在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使的某一物理量准确地 按照给定的规律运行或变化。 A. 生产过程 B. 被控对象 C. 输入 D. 干扰 满分：6 分 7. 反馈结果有利于加强输入信号的作用时叫。 A. 1型反馈 B. 2型反馈 C. 正反馈 D. 负反馈 满分：6 分 8. 系统输出全部或部分地返回到输入端，此类系统是。 A. 反馈控制系统 B. 闭环控制系统 C. 开环系统 D. 2型系统 满分：6 分 9. 自动控制系统一般由组成。 A. 控制装置和被控制对象 B. 被控制对象和反馈装置
机械控制工程基础课后答案
1-1机械工程控制论的研究对象与任务是什么? 解机械工程控制论实质上是研究机械一r_程技术中广义系统的动力学问题。具体地讲，机械工程控制论是研究机械工程广义系统在一定的外界条件作用下，从系统的一定初始条件出发，所经历的由内部的固有特性所决定的整个动态历程;研究这一系统及其输入、输出二者之间的动态关系。 机械工程控制论的任务可以分为以下五个方面: (1)当已知系统和输人时，求出系统的输出(响应)，即系统分析。 (2)当已知系统和系统的理想输出，设计输入，即最优控制。 (3)当已知输入和理想输出，设计系统，即最优设计。 (4)当系统的输人和输出己知，求系统的结构与参数，即系统辨识。 (5)输出已知，确定系统，以识别输入或输入中的有关信息，即滤波与预测。 1.2 什么是反馈?什么是外反馈和内反馈? 所谓反馈是指将系统的输出全部或部分地返送回系统的输入端，并与输人信号共同作用于系统的过程，称为反馈或信息反馈。 所谓外反馈是指人们利用反馈控制原理在机械系统或过程中加上一个人为的反馈，构成一个自动控制系统。 所谓内反馈是指许多机械系统或过程中存在的相互藕合作用，形成非人为的“内在”反馈，从而构成一个闭环系统。 1.3 反馈控制的概念是什么?为什么要进行反馈控制? 所谓反馈控制就是利用反馈信号对系统进行控制。 在实际中，控制系统可能会受到各种无法预计的干扰。为了提高控制系统的精度，增强系统抗干扰能力，人们必须利用反馈原理对系统进行控制，以实现控制系统的任务。 1.4闭环控制系统的基本工作原理是什么? 闭环控制系统的基本工作原理如下: (1)检测被控制量或输出量的实际值; (2)将实际值与给定值进行比较得出偏差值; (3)用偏差值产生控制调节作用去消除偏差。 这种基于反馈原理，通过检测偏差再纠正偏差的系统称为闭环控制系统。通常闭环控制系统至少具备测量、比较和执行三个基本功能。 1.5对控制系统的基本要求是什么? 对控制系统的基本要求是稳定性、准确性和快速性。 稳定性是保证控制系统正常工作的首要条件。稳定性就是指系统动态过程的振荡倾向及其恢复平衡状态的能力。 准确性是衡量控制系统性能的重要指标。准确性是指控制系统的控制精度，一般用稳态误差来衡量。 快速性是指当系统的输出量与输入量之间产生偏差时，系统消除这种偏差的快慢程度。
《控制工程基础》参考复习题及答案
《控制工程基础》参考复习题 及习题解答 第一部分 单项选择题 1.闭环控制系统的主反馈取自【 D 】 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 2.不同属性的物理系统可以有形式相同的【 A 】 A.数学模型 B.被控对象 C.被控参量 D.结构参数 3.闭环控制系统的开环传递函数为G(s)H(s)，其中H(s)是反馈传递函数，则系统的误差信号为【 A 】 A.X i (s )－H (s)X 0(s ) B.X i (s )－X 0(s ) C.X or (s )－X 0(s ) D.X or (s )－H (s )X 0(s ) 3-1闭环控制系统的开环传递函数为G(s)H(s)，其中H(s)是反馈传递函数，则系统的偏差信号为【 A 】 A.X i (s )－H (s)X 0(s ) B.X i (s )－X 0(s ) C.X or (s )－X 0(s ) D.X or (s )－H (s )X 0(s ) 4.微分环节使系统【 A 】 A.输出提前 B.输出滞后 C.输出大于输入 D.输出小于输入 5.当输入量发生突变时，惯性环节的输出量不能突变，只能按【 B 】 A.正弦曲线变化 B.指数曲线变化 C.斜坡曲线变化 D.加速度曲线变化 6.PID 调节器的微分部分可以【 A 】 A.提高系统的快速响应性 B.提高系统的稳态性 C.降低系统的快速响应性 D.降低系统的稳态性 6－1.PID 调节器的微分部分可以【 A 】 A.提高系统的稳定性 B.提高系统的稳态性 C.降低系统的稳定性 D.降低系统的稳态性 7.闭环系统前向传递函数是【 C 】 A.输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比 B.输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比 C.输出信号的拉氏变换与误差信号的拉氏变换之比 D.误差信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比 8.一阶系统的时间常数为T ，其脉冲响应为【 C 】 A.T t e --1 B.T t Te T t -+- C.T t e T -1 D.T t Te T -+ 8－1.一阶系统的时间常数为T ，其单位阶跃响应为【 C 】 A.T t e --1 B.T t Te T t -+- C.T t e T -1 D.T t Te T -+ 8－2.一阶系统的时间常数为T ，其单位斜坡响应为【 C 】 A.T t e --1 B.T t Te T t -+- C.T t e T -1 D.T t Te T -+ 8－3.一阶系统的时间常数为T ，其单位阶跃响应的稳态误差为【C 】 A.0 B.T C.1T D.T t Te T -+ 8－4.一阶系统的时间常数为T ，其单位斜坡响应的稳态误差为【 C 】 A.0 B.T C.1T D.T t Te T -+ 9.过阻尼二阶系统的单位阶跃稳态响应为【 】 A.零 B.常数 C.单调上升曲线 D.等幅衰减曲线 10.干扰作用下，偏离原来平衡状态的稳定系统在干扰作用消失后【 】 A.将发散离开原来的平衡状态 B.将衰减收敛回原来的平衡状态
机械控制工程基础试题及答案(汇编)
一、单项选择题（在每小题的四个被选答案中，选出一个正确的答案，并将其 答案按顺序写在答题纸上，每小题2分，共40分） 1． 闭环控制系统的特点是 A 不必利用输出的反馈信息 B 利用输入与输出之间的偏差对系统进行控制 C 不一定有反馈回路 D 任何时刻输入与输出之间偏差总是零，因此不是用偏差来控制的 2．线性系统与非线性系统的根本区别在于 A 线性系统有外加输入，非线性系统无外加输入 B 线性系统无外加输入，非线性系统有外加输入 C 线性系统满足迭加原理，非线性系统不满足迭加原理 D 线性系统不满足迭加原理，非线性系统满足迭加原理 3． 222 )]([b s b s t f L ++=，则)(t f A bt b bt cos sin + B bt bt b cos sin + C bt bt cos sin + D bt b bt b cos sin + 4．已知 ) (1)(a s s s F +=，且0>a ，则 )(∞f A 0 B a 21 C a 1 D 1 5．已知函数)(t f 如右图所示，则 )(s F A s s e s e s --+2211 B s s e s s 213212+-- C )22121(1332s s s s se e e se s ------+ D )221(1s s s e e s e s ----+ 6．某系统的传递函数为 ) 3)(10()10()(+++=s s s s G ，其零、极点是 A 零点 10-=s ，3-=s ；极点 10-=s B 零点 10=s ，3=s ；极点 10=s
C 零点 10-=s ；极点 10-=s ，3-=s D 没有零点；极点 3=s 7．某典型环节的传递函数为Ts s G =)(，它是 A 一阶惯性环节 B 二阶惯性环节 C 一阶微分环节 D 二阶微分环节 8．系统的传递函数只与系统的○有关。 A 输入信号 B 输出信号 C 输入信号和输出信号 D 本身的结构与参数 9．系统的单位脉冲响应函数t t g 4sin 10)(=，则系统的单位阶跃响应函数为 A t 4cos 40 B 16402+s C )14(cos 5.2-t D 16 102+s 10．对于二阶欠阻尼系统来说，它的阻尼比和固有频率 A 前者影响调整时间，后者不影响 B 后者影响调整时间，前者不影响 C 两者都影响调整时间 D 两者都不影响调整时间 11．典型一阶惯性环节1 1+Ts 的时间常数可在单位阶跃输入的响应曲线上求得， 时间常数是 A 响应曲线上升到稳态值的95%所对应的时间 B 响应曲线上升到稳态值所用的时间 C 响应曲线在坐标原点的切线斜率 D 响应曲线在坐标原点的切线斜率的倒数 12．已知)()()(21s G s G s G =，且已分别测试得到： )(1ωj G 的幅频特性 )()(11ωωA j G =，相频)()(11ω?ω=∠j G )(2ωj G 的幅频特性 2)(2=ωj G ，相频ωω1.0)(2-=∠j G 则 A )(1.011)(2)(ωω?ωωj e A j G -?=
机电控制工程基础练习题答案
机电控制工程基础练习题答案 一、填空 1、输入端；闭环控制系统 2、形成控制作用的规律；被控制对象/ 3、叫做系统的数学模型 4、稳定 5、输出量的拉氏变换；输入量的拉氏变换 6、2 222)(n n n b s s s G ωζωω++= 7、 4 )2(2 ++s s 8、)(a s F + 9、单位脉冲信号 10、0.1 11、初始状态；无穷 12、正弦输入信号的稳态 13、 φj e A B 14、线性控制系统 15、∑∞ -∞ =* -?= k kT t kT f t f )()()(δ 二、选择 ADCDA ACBCC 三、判断 1、正确 2、正确 3、错误 4、错误 5、错误 6、错误 7、正确 8、错误 9、正确 10、正确 四、综合 1、解答: 解答：将微分方程进行拉氏变换得： ) ()1()()()()()()()()1()()()()() ()())()(()(54534321321s N Ts s x s N s x s C s x s x s x Ts s x s x s x s sx s sR s x s c s R k s x +=-=+=+-+=τ=-=
)()(s R s C =) 1)(1(1)1)(1(+++ ++τS TS K S TS s =K S TS s K +++τ+)1)(1( 2、解： 1) ω<ω1的低频段斜率为[-20]，故低频段为K/ｓ。 ω增至ω1，斜率由[-20]转为[-40]，增加[-20]，所以ω1应为惯性环节的转折频率，该环节为 1 1 11 +s ω 。 ω增至ω2，斜率由[–40]转为[–20]，增加[+20]，所以ω2应为一阶微分环节的转折频率，该环节为 11 2 +s ω 。 ω增到ω3，斜率由[-20]转为[-40]，该环节为1 1 13 +s ω,ω>ω3，斜率保持不变。 故系统开环传递函数应由上述各典型环节串联组成，即 ) 11 )( 11 ( )11 ( )(3 1 2 +++= s s s s K s G k ωωω 2) 确定开环增益K 当ω=ωc 时，A(ωc )=1 。 所以 11 1 1 )1 ( )1 ( 1 )1 ( )(1 2 23 21 22 =≈ +?+= c c c c c c c c K K A ωωωωωωωωωωωωω 故 1 2ωωωc K = 所以，) 11 )( 11 ()11 ()(3 1 2 12+++= s s s s s G c k ωωωωωω 3、解：1） 首先将)(s G k 分成几个典型环节。
机电控制工程基础综合练习计算题(2014)
《机电控制工程基础》综合练习计算题解析 1、设某系统可用下列一阶微分方程 ()()()()Tc t c t r t r t τ+=+ 近似描述，在零初始条件下，试确定该系统的传递函数。 解： 对微分方程进行拉氏变换，得 ()()()()()(1)()(1) TsC s C s sR s R s C s Ts R s s ττ+=++=+ 1 1 )()(++=Ts s s R s C τ 2、 设某系统可用下列二阶微分方程 )(3)(5422t r dt dr t c dt dc dt c d +=++ 近似描述，其中c(t)为输出，r(t)为输入。在零初始条件下，试确定该系统的传递函数模型。 解：对微分方程进行拉氏变换，得 24()5()()()3()s C s sC s C s sR s R s ++=+ 1 543 )()(2+++=s s s s R s C 3、如图3所示系统，求该系统的开环传递函数和闭环传递函数。 图3 解： 1) 开环传递函数为 G （S ）=A(s) B(s) F(s) 2）闭环传递函数 ()()() ()1()()1()()() G s A s B s s G s H s A s B s F s φ= =++
4、下图为一具有电阻－电感－电容的无源网络，求以电压u 为输入，u c 为输出的系统微分方程式。 解： 根据基尔霍夫电路定律，有 C u R i dt di L t u +?+? =)( 而 dt du C i c =，则上式可写成如下形式 )(2 2t u u dt du RC dt u d LC C c c =++ 5、如图所示的电网络系统，其中u i 为输入电压，u o 为输出电压，试写出此系统的微分方程和传递函数表达式。 解： i i o o u R dt du C R R u R R dt du C R R 2212121)(+=++ 2 1212 21)()(R R Cs R R R Cs R R s U s U i o +++= 6、动态性能指标通常有哪几项？如何理解这些指标？ 解： 延迟时间d t 阶跃响应第一次达到终值)(∞h 的50％所需的时间。 上升时间r t 阶跃响应从终值的10％上升到终值的90％所需的时间；对有振荡的系统，也可定义为从0到第一次达到终值所需的时间。 峰值时间p t 阶跃响应越过稳态值)(∞h 达到第一个峰值所需的时间。 调节时间s t 阶跃响到达并保持在终值)(∞h 5±％误差带内所需的最短时间；有时也用终值的2±％误差带来定义调节时间。 超调量σ％ 峰值)(p t h 超出终值)(∞h 的百分比，即
机械控制工程基础课后答案(廉自生)
2-1什么是线性系统？其最重要特性是什么？ 答：如果系统的数学模型是线性的，这种系统就叫做线性系统。线性系统最重要的特性，是适用于叠加原理。叠加原理说明，两个不同的作用函数（输入），同时作用于系统所产生 的响应（输出），等于两个作用函数单独作用的响应之和因此，线性系统对几个输入 量同时作用而产生的响应，可以一个一个地处理，然后对它们的响应结果进行叠加。 2-2 分别求出图（题2-2）所示各系统的微分方程。 ) () (t f t y k m (a ) ) (t y ) (t f 2 1 k k m (b ) c c 1 2 m x x i o (c ) 1k 2 k o i x x c (d ) 1 k 2k x i x o c (e ) 解：)(a )()()(t f t ky t y m =+ )(b )()()()(21t f t y k k t y m =++ ? ???+=-02010))((x c x m c x x c i 2 12110)()()() (K K s K K c cs K s X s X d i ++= 02010)())((x K c x x K x x e i i =-+-? ? 2-3 求图（题2-3）所示的传递函数，并写出两系统的无阻尼固有频率n ω及阻尼比ξ的表达式。 x i x o c k m (a ) C u u o i L R (b )
解：图)(a 有：m k s m c s m k s G ++= 2)( m k n =ω mk C 2=ξ 图)(b 有：??? ???? =++=??idt C V idt C R L V i i i 110 ∴ LC s L R s LC s G 11 )(2+ += LC n 1=ω L C R 2=ξ 2-4 求图（题2-4）所示机械系统的传递函数。图中M 为输入转矩，m C 为圆周阻尼，J 为转动惯量。（应注意消去θ θ ,及θ ） x m k R c M m ,C J 题2-4 解：由已知可知输入量M 与输出量θ之间的关系为： M k C J m =++θθθ 经拉氏变换后为：)()()(2 s M k s s C s Js m =++θθθ ∴ 2 2 2 222/11)() ()(n n n m m s J k s J C s J k s C Js s M s s G ωξωωθ++=++=++== 其中，J k n = ω Jk C m 2=ξ 2-5 已知滑阀节流口流量方程式为)/2(v ρωp x c Q =，式中，Q 为通过节流阀流口的流量；p 为节流阀流口的前后油压差；v x 为节流阀的位移量；c 为流量系数；ω为节流口