2022年机械工程控制基础期末试卷 .docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 机械工程掌握基础期末试卷一. 填空题 每题分,共 25 分1对掌握系统的基本要求一般可以归纳为稳固性、和；2按系统有无反馈,通常可将掌握系统分为 和；3在掌握工程基础课程中描述系统的数学模型有、等；4反映出稳态响应偏离系统期望值的程度,它用来衡量系统 的程度；5一阶系统 1 的单位阶跃响应的表达是；Ts 16有系统的性能指标依据其类型分为时域性能指标和；7频率响应是线性定常系统对 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 的类型有关；9脉冲信号可以用来反映系统的；10. 阶跃信号的拉氏变换是；二 图 1 为利用加热器掌握炉

2、温的反馈系统炉温掌握系统 10 分-+ +电炉Ug 减速器-热电偶-U f 给定毫伏信号 Ue 电压放大 功率放大 自偶调压器+ 可逆加热器 电机220V图 1 炉温掌握结构图试求系统的输出量、输入量、被控对象和系统各部分的组成,且画出原理方框图,说明其工作原理；三、如图 2 为电路； 求输入电压iu 与输出电压u 之间的微分方程,并求该电路的传递函数10 分uiRu0uiCRu0ab 图 2 uiLCu0四、求拉氏变换与反变换 10 分 c t1 求 0.5 te 5 分1 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 机械工

3、程掌握基础期末试卷2 求1 s3s25 分1s五、化简图3 所示的框图,并求出闭环传递函数10 分H2SXiSG1SG2SG3SXOSH1S图 3 六、图 4 示机械系统由质量m、阻尼系数 C、弹簧刚度 K 和外力ft组成的机械动力系统；图 4a中 xo t 是输出位移；当外力 f t 施加 3 牛顿阶跃力后 恒速信号 ,记录仪上记录质量 m 物体的时间响应曲线如图 4 b所示； 试求：1该系统的微分方程数学模型和传递函数；5 分 2该系统的自由频率 n、阻尼比；2 分3该系统的弹簧刚度质量 m、阻尼系数 C、弹簧刚度 k；3 分4时间响应性能指标：上升时间 st 、调整时间 rt 、稳态误差

4、 e 5 分；2 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 机械工程掌握基础期末试卷kftmx0tx000.0954t机械系统1.02c图 4a 图 4b响应曲线图 4 七、已知某系统是单位负反馈系统,其开环传递函数Gk101,就该系统在单位脉冲、5 s单位阶跃和单位恒速信号斜坡信号作用下的稳态误差 e ss 分别是多少？10 分八、设有如图 5 所示的反馈掌握系统,试求依据劳斯判据确定传递函数 k 值的取值范畴 10分；Xi -1sk5X0 Ts1X 1ss图 5 二. 填空题 每题 2 分,共 20 分10 对掌握系统的

5、基本要求一般可以归纳为稳固性、快速性 和精确性；11 按系统有无反馈,通常可将掌握系统分为 开环掌握系统 和 闭环掌握系统；12 在掌握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；3 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 机械工程掌握基础期末试卷13 稳态误差反映出稳态响应偏离系统期望值的程度,它用来衡量系统掌握精度的程度；14 一阶系统11的单位阶跃响应的表达是1et T；Ts15 有系统的性能指标依据其类型分为时域性能指标和频域性能指标；16 频率响应是线性定常系统对正弦输入的稳态响应；17 稳态误差不仅

6、取决于系统自身的结构参数,而且与输入信号的类型有关；18 脉冲信号可以用来反映系统的抗冲击才能；10. 阶跃信号的拉氏变换是 1/s ；二 图 1 为利用加热器掌握炉温的反馈系统炉温掌握系统 10 分电炉-U f +-+U e电压功率可逆+自偶调U g-减速器热电偶给定毫伏信号放大放大压器加热器电机220V图 1 炉温掌握结构图试求系统的输出量、输入量、被控对象和系统各部分的组成,且画出原理方框图,说明 其工作原理；解答：输出量：炉温；输入量：给定电压信号；被控对象：电炉；系统包括：电位器、放大器、电机、减速器以及自藕调压器、热电偶；原理方框图：4 名师归纳总结 - - - - - - -第

7、4 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 机械工程掌握基础期末试卷三如图 2 为电路；求输入电压iu 与输出电压u 之间的微分方程,并求出该电路的传递函数；10 分uiRu0uiCRu0b 图 2 a解答： 跟据电压定律得ui1L u dtCu0u0 u iiRCc1du 02 d u2 d u0dt2dt2RC dtRCsG s RCs1四、求拉氏变换与反变换t3 求 0.5 te 解答：1 122 s s 11 3 s4 求 s 1 s 2t 2 t解答： = 3 e 6 te六、化简框图,并求出闭环传递函数5 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,

8、共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 机械工程掌握基础期末试卷H2SXiSG1SG2SG3SXOSH1S图 4 解：H2Xis _ _ G1+ G2 G3Xos H1/G3Xis G1 G2 G3Xos _ _ 1G2G 3H2H1/G3Xis G 1 G2G3Xos 1G2G3H2G 1 G2G3G 1G2H1ft组成的机械动力系统；七、 图示机械系统由质量m、阻尼系数C、弹簧刚度K 和外力6 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 机械工程掌握基础期末试卷图a中 xo t 是输出位移；当外力 f

9、t 施加 3 牛顿阶跃力后,记录仪上记录质量 m 物体的时间响应曲线如b图所示；试求：1该系统的微分方程数学模型和传递函数；4 分2该系统的弹簧刚度质量 m、阻尼系数 C、弹簧刚度 k；3 分3时间响应性能指标：上升时间 st 、调整时间 rt 、振荡频数 N 、稳态误差 e ss5 分；x0ft x0t 0.095k 1.0c mt0 2 4图a 机械系统 图 b响应曲线解答：解： 1对于该系统有：m x0tc x0tkx 0tft故Gsms21kcs2求 k 由 Laplace 变换的终值定理可知：x0lim tx 0tlim s 0sX0slim s 0s2 ms1k3css3k而x0=

10、1.0,因此 k=3. x 0tpx02100 %得：求 m, 由Mpx 0又由式Mp.0095100 %9 5. %n=1.96；1 . 0M pe12100 %求得中,得将pt2 ,tpdn17 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 机械工程掌握基础期末试卷再由km2求得 m=0.78；m,求得 c=1.83. n求 c 由2nc3求st3取=0.05 时 stnst43.40 取=0.02 时 n求rtarctan12rt d求 N 求ess取=0.05 时,N.1 5122取=0.02 时,21N当输入为阶跃信号

11、时,系统的稳态误差为：e ss11p101,就该系统在单位脉冲、K对于 0 型系统K pK1,代入式中求得：e ss八、已知某系统是单位负反馈系统,其开环传递函数Gk5 s单位阶跃和单位恒速信号作用下的e 分别是多少？8 分8 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 机械工程掌握基础期末试卷解答： 该系统为单位负反馈且为用下的e 分别是1 、11；0 型系统, k=11, 所以该系统在单位阶跃和单位恒速信号作在单位脉冲信号作用下的稳态误差为esslim s 0sHs 11s HsXis lim s 0s111101X G105sXk 值的取值范畴九、设有如下图的反馈掌握系统,试求依据劳斯判据确定传递函数Xi -1sk50 1sTss解答：G s s sk5k1s系统的特点方程：ss1s5k0可绽开为：3 s2s5sk0列出劳斯数列：3 s152 s6k1 s30-k60 skk0,30-k0 0k30 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 9 页