機械控制工程基礎(chǔ)課后答案-董玉紅徐莉萍主編稻谷書苑

1、機械控制工程課后答案 1-1機械工程控制論的研究對象與任務是什么? 解機械工程控制論實質(zhì)上是研究機械一r_程技術(shù)中廣義系統(tǒng)的動力學問題。具體地講，機械工程控制論是研究機械工程廣義系統(tǒng)在一定的外界條件作用下，從系統(tǒng)的一定初始條件出發(fā)，所經(jīng)歷的由內(nèi)部的固有特性所決定的整個動態(tài)歷程;研究這一系統(tǒng)及其輸入、輸出二者之間的動態(tài)關(guān)系。 機械工程控制論的任務可以分為以下五個方面: (1)當已知系統(tǒng)和輸人時，求出系統(tǒng)的輸出(響應)，即系統(tǒng)分析。 (2)當已知系統(tǒng)和系統(tǒng)的理想輸出，設計輸入，即最優(yōu)控制。 (3)當已知輸入和理想輸出，設計系統(tǒng)，即最優(yōu)設計。 (4)當系統(tǒng)的輸人和輸出己知，求系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與參數(shù)，即系統(tǒng)

2、辨識。 (5)輸出已知，確定系統(tǒng)，以識別輸入或輸入中的有關(guān)信息，即濾波與預測。 1.2 什么是反饋?什么是外反饋和內(nèi)反饋? 所謂反饋是指將系統(tǒng)的輸出全部或部分地返送回系統(tǒng)的輸入端，并與輸人信號共同作用于系統(tǒng)的過程，稱為反饋或信息反饋。 所謂外反饋是指人們利用反饋控制原理在機械系統(tǒng)或過程中加上一個人為的反饋，構(gòu)成一個自動控制系統(tǒng)。 所謂內(nèi)反饋是指許多機械系統(tǒng)或過程中存在的相互藕合作用，形成非人為的“內(nèi)在”反饋，從而構(gòu)成一個閉環(huán)系統(tǒng)。 1.3 反饋控制的概念是什么?為什么要進行反饋控制? 所謂反饋控制就是利用反饋信號對系統(tǒng)進行控制。 在實際中，控制系統(tǒng)可能會受到各種無法預計的干擾。為了提高控制系統(tǒng)

3、的精度，增強系統(tǒng)抗干擾能力，人們必須利用反饋原理對系統(tǒng)進行控制，以實現(xiàn)控制系統(tǒng)的任務。 1.4閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本工作原理是什么? 閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本工作原理如下: (1)檢測被控制量或輸出量的實際值; (2)將實際值與給定值進行比較得出偏差值; (3)用偏差值產(chǎn)生控制調(diào)節(jié)作用去消除偏差。 這種基于反饋原理，通過檢測偏差再糾正偏差的系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。通常閉環(huán)控制系統(tǒng)至少具備測量、比較和執(zhí)行三個基本功能。1.5對控制系統(tǒng)的基本要求是什么? 對控制系統(tǒng)的基本要求是穩(wěn)定性、準確性和快速性。 穩(wěn)定性是保證控制系統(tǒng)正常工作的首要條件。穩(wěn)定性就是指系統(tǒng)動態(tài)過程的振蕩傾向及其恢復平衡狀態(tài)的能力。 準確性是

4、衡量控制系統(tǒng)性能的重要指標。準確性是指控制系統(tǒng)的控制精度，一般用穩(wěn)態(tài)誤差來衡量。 快速性是指當系統(tǒng)的輸出量與輸入量之間產(chǎn)生偏差時，系統(tǒng)消除這種偏差的快慢程度。2-1 2-231 時間響應：在輸入作用下，系統(tǒng)的輸出（響應）在時域的表現(xiàn)形式。3.2，脈沖響應的拉氏變換等于傳遞函數(shù)乘以脈沖信號的拉氏變換，由于脈沖信號的拉氏變換為1，所以脈沖響應的拉氏變換等于傳遞函數(shù)。3.3 一階系統(tǒng)的階躍響應為阻尼比及系統(tǒng)的無阻尼固有頻率是系統(tǒng)的兩個重要參數(shù)。它們決定著系統(tǒng)的時間響應特性。二階系統(tǒng)的阻尼比決定了其振蕩特性。3-5 欠阻尼二階系統(tǒng)單位階躍響應曲 欠阻尼二階系統(tǒng)單位階躍響應曲線5101500.20.40.60.811.21.41.61.82tpxo(t)x=0.2x=0.4x=0.6x=0.8tx1x14-1（見ppt）4-2圖 14-75.1什么是系統(tǒng)的穩(wěn)定性?控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是什么? 系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指:系統(tǒng)受到擾動作用時，輸出偏離平衡狀態(tài)，當擾動消除后，若系統(tǒng)在足夠長的時間內(nèi)能恢復到其原來的平衡狀態(tài)或趨于一個給定的新平衡狀態(tài)，則該系統(tǒng)是穩(wěn)定的。反之，系統(tǒng)