機(jī)電控制工程基礎(chǔ)作業(yè)-1答案

機(jī)電控制工程基礎(chǔ)第1次作業(yè)第1章一、簡(jiǎn)答1．什么是自動(dòng)控制是相對(duì)于人工控制而言的，就是在沒(méi)有人直接參與的情況下，利用控制裝置使生產(chǎn)過(guò)程或被控對(duì)象的某一物理量 （輸出量）準(zhǔn)確地按照給定的規(guī)律 （輸入量）運(yùn)行或變化。2．控制系統(tǒng)的基本要求有哪些控制系統(tǒng)的基本要求：穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性 （穩(wěn)態(tài)精度），即穩(wěn)、快、準(zhǔn)3．什么是自動(dòng)控制系統(tǒng)指能夠?qū)Ρ豢刂茖?duì)象的工作狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)控制的系統(tǒng)。它一般由控制裝置和被控制對(duì)象組成。4．反饋控制系統(tǒng)是指什么反饋反饋控制系統(tǒng)是負(fù)反饋5．什么是反饋什么是正反饋什么是負(fù)反饋從系統(tǒng)（或元件）輸出端取出信號(hào)，經(jīng)過(guò)變換后加到系統(tǒng) （或元件）輸入端，這就是反饋。當(dāng)它與輸入信號(hào)符號(hào)相同，即反饋結(jié)果有利于加強(qiáng)輸入信號(hào)的作用時(shí)叫正反饋。反之，符號(hào)相反抵消輸入信號(hào)作用時(shí)叫負(fù)反饋。6．什么叫做反饋控制系統(tǒng)從系統(tǒng)（或元件）輸出端取出信號(hào)，經(jīng)過(guò)變換后加到系統(tǒng) （或元件）輸入端，這樣的系統(tǒng)稱為反饋控制系統(tǒng)7．控制系統(tǒng)按其結(jié)構(gòu)可分為哪 3類開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)和復(fù)合控制系統(tǒng)8．舉例說(shuō)明什么是隨動(dòng)系統(tǒng)。如雷達(dá)自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，火炮自動(dòng)瞄準(zhǔn)系統(tǒng)，各種電信號(hào)筆記錄儀等9．自動(dòng)控制技術(shù)具有什么優(yōu)點(diǎn)⑴極大地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率；⑵提高了產(chǎn)品的質(zhì)量；⑶減輕了人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，使人們從繁重的勞動(dòng)中解放出來(lái)，去從事更有效的勞動(dòng)；⑷由于近代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，許多生產(chǎn)過(guò)程依靠人們的腦力和體力直接操作是難以實(shí)現(xiàn)的，還有許多生產(chǎn)過(guò)程因人的生理所限而不能由人工操作，如原子能生產(chǎn)，深水作業(yè)以及火箭或?qū)椀闹茖?dǎo)等等。在這種情況下，自動(dòng)控制更加顯示出其巨大的作用。10．對(duì)于一般的控制系統(tǒng)，當(dāng)給定量或擾動(dòng)量突然增加某一給定值時(shí)，輸出量的暫態(tài)過(guò)程可能有幾種情況

單調(diào)過(guò)程、衰減振蕩過(guò)程、持續(xù)振蕩過(guò)程、發(fā)散振蕩過(guò)程二、判斷.自動(dòng)控制中的基本的控制方式有開環(huán)控制、閉環(huán)控制和復(fù)合控制。 正確.系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)主要有調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量，穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)為穩(wěn)態(tài)誤差。 正確.如果系統(tǒng)的輸出端和輸入端之間不存在反饋回路，輸出量對(duì)系統(tǒng)的控制作用沒(méi)有影響時(shí)，這樣的系統(tǒng)就稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。 正確.凡是系統(tǒng)的輸出端與輸入端間存在反饋回路，即輸出量對(duì)控制作用能有直接影響的系統(tǒng)，叫做閉環(huán)系統(tǒng)。 正確.無(wú)靜差系統(tǒng)的特點(diǎn)是當(dāng)被控制量與給定值不相等時(shí)，系統(tǒng)才能穩(wěn)定。 錯(cuò)誤.對(duì)于一個(gè)閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果其暫態(tài)過(guò)程不穩(wěn)定，系統(tǒng)可以工作。 錯(cuò)誤.疊加性和齊次性是鑒別系統(tǒng)是否為線性系統(tǒng)的根據(jù)。 正確.線性微分方程的各項(xiàng)系數(shù)為常數(shù)時(shí)，稱為定常系統(tǒng)。 正確第2章一、簡(jiǎn)答.什么是數(shù)學(xué)模型描述系統(tǒng)輸入變量、輸出變量以及系統(tǒng)內(nèi)部各變量間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式.建立控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的主要方法哪些建立控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的主要方法有解析法和實(shí)驗(yàn)法.什么是系統(tǒng)的傳遞函數(shù)在線性定常系統(tǒng)中，初始條件為零時(shí)，系統(tǒng)(或元件)輸出的拉氏變換X(s)和輸入的拉氏變換Xr(s)之比稱為系統(tǒng)(或元件)的傳遞函數(shù).單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 G(s),則其閉環(huán)傳遞函數(shù)是什么(s)G(s)(s)G(s)1G(s).二階閉環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)型是什么其中的變量有什么含義2G⑸S2 2nnS3n--無(wú)阻尼自然頻率或固有頻率,t3n--無(wú)阻尼自然頻率或固有頻率,t--阻尼比,2nTm.微分環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)表達(dá)式各是什么一階微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)表達(dá)式 G(s尸Xc(s)/Xr(s尸Ks二階微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)表達(dá)式 G(s)K(2s2 2s1)積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)表達(dá)式 G(s)=Xc(s)/Xr(s)=K/s.振蕩環(huán)節(jié)包含兩種形式的儲(chǔ)能元件，并且所儲(chǔ)存的能量相互轉(zhuǎn)換，輸出量具有振蕩的性質(zhì)。設(shè)振蕩環(huán)節(jié)的輸出量為 Xc,輸入量為Xr,其運(yùn)動(dòng)方程式和傳遞函數(shù)是什么振蕩環(huán)節(jié)的運(yùn)動(dòng)方程式為KxrTOC\o"1-5"\h\z2d2Xc dXcKxrT——2-Tk xcdt2 出其傳遞函數(shù)為G(s)KG(s)KT2s2Tks1二、判斷.傳遞函數(shù)只與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，與輸出量、輸入量無(wú)關(guān)。 錯(cuò)誤.對(duì)于非線性函數(shù)的線性化方法有兩種：一種方法是在一定條件下，忽略非線性因素。另一種方法就是切線法，或稱微小偏差法。 正確.在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用來(lái)描述系統(tǒng)內(nèi)在規(guī)律的數(shù)學(xué)模型有許多不同的形式，在以單輸入、單輸出系統(tǒng)為研究目標(biāo)的經(jīng)典控制理論中，常用的模型有微分方程、傳遞函數(shù)、動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖、頻率特性等。 正確.控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差大小取決于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)和外輸入。 正確.傳遞函數(shù)是復(fù)變量s的有理真分式，分母多項(xiàng)式的次數(shù) n高于分子多項(xiàng)式的次數(shù)明而且其所有系數(shù)均為實(shí)數(shù)。 正確.在復(fù)數(shù)平面內(nèi)，一定的傳遞函數(shù)有一定的零，極點(diǎn)分布圖與之相對(duì)應(yīng)。正確.傳遞函數(shù)是物理系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，但不能反映物理系統(tǒng)的性質(zhì)，因而不同的物理系統(tǒng)不能有相同的傳遞函數(shù)。 錯(cuò)誤.自然界中真正的線性系統(tǒng)是不存在的。許多機(jī)電系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)等，在變量之間都包含著非線性關(guān)系。 正確.實(shí)際的物理系統(tǒng)都是線性的系統(tǒng)。 錯(cuò)誤.某環(huán)節(jié)的輸出量與輸入量的關(guān)系為 ytKxt,K是一個(gè)常數(shù)，則稱其為慣性環(huán)節(jié)。 錯(cuò)誤.慣性環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)越大，則系統(tǒng)的快速性越好。 錯(cuò)誤.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)分母中的最高階若為 n,則稱系統(tǒng)為n階系統(tǒng) 正確.已知線性系統(tǒng)的輸入x(t),輸出y(t)，傳遞函數(shù)G(s),則Y(s)G(s)X(s)。正確.線性化是相對(duì)某一額定工作點(diǎn)進(jìn)行的。工作點(diǎn)不同，得到線性化微分方程的系數(shù)也不同。 正確.若使線性化具有足夠精度，調(diào)節(jié)過(guò)程中變量偏離工作點(diǎn)的偏差信號(hào)必須足夠小。正確正確三、設(shè)某系統(tǒng)可用下列一階微分方程Tc(t)c(t)r(t)r(t)近似描述，在零初始條件下，試確定該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。解：上式進(jìn)行拉氏變化：三、設(shè)某系統(tǒng)可用下列一階微分方程Tc(t)c(t)r(t)r(t)近似描述，在零初始條件下，試確定該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。解：上式進(jìn)行拉氏變化：TsC(t)C(t)sR(t)R(t)/曰?、C(s)s1得：G(s) R(s)Ts1四、如圖所示為一具有彈簧、阻尼器的機(jī)械平移系統(tǒng)。當(dāng)外力作用于系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生位移為Xo。求該系統(tǒng)以Xi(t)為輸入量，xo(t)為輸出量的運(yùn)動(dòng)微分方程式。書21頁(yè)五、下圖為一具有電阻一電感一電容的無(wú)源網(wǎng)絡(luò)，求以電壓 u為輸入，Uc為輸出的系統(tǒng)微分方程式。解根據(jù)基爾霍夫電路定律，有解根據(jù)基爾霍夫電路定律，有u(t)LddtiRuu(t)LddtiRucd2d2ucLC2c

dt2u(t)工duc而iCc,則上式可寫成如下形式dtducRCcuC

dt

六、簡(jiǎn)化下圖所示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，求系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù) (s)C(s)-R(s)書39頁(yè)七、如圖所示的電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中 Ui為輸入電壓，uo為輸出電壓，試寫出此系統(tǒng)的微分方程和傳遞函數(shù)表達(dá)式。八、在齒輪傳動(dòng)中，若忽略嚙合間隙，則主動(dòng)齒輪輸入轉(zhuǎn)速 ni和從動(dòng)齒輪輸出轉(zhuǎn)速n2之間的關(guān)系為n2=Z2,求其傳遞函數(shù)。G(s)=N2(s)/N