(精选)哈工大机电系统控制基础2014秋-习题课第三章答案
哈工大机电系统控制第三章答案
3-1 题图3-1所示的阻容网络中，i ()[1()1(30)](V)u t t t =--。
当t =4s 时，输出o ()u t 值为多少？当t 为30s 时，输出u o (t )又约为多少？解：661(s)1111(s)1110410141o i U sCU RCs s R sC -====+⨯⨯⨯+++(4)0.632(V)o u ≈，(30)1(V)o u ≈3-2 某系统传递函数为21()56s s s s +Φ=++，试求其单位脉冲响应函数。
解：2(s)112(s)5623o i X s X s s s s +-==+++++ 其单位脉冲响应函数为23(t)(e 2e )1()t t x t δ--=-+⋅3-3 某网络如图3-3所示，当t ≤0-时，开关与触点1接触；当t ≥0+时，开关与触点2接触。
试求输出响应表达式，并画出输出响应曲线。
1V题图3-1 题图3-3解：1(s)11(s)2121()o i R U RCs s sCU RCs s R R sC++===++++ 01(t)1(2)1()(V)i i i u u u t =+=+-⋅1111212(s)(s)121212o i s s U U s s s ss ++-===-+++ 则21(t)(e 2)1()(V)t o u t -=-⋅1201(t)1(e 2)1()(V)o o o u u u t -=+=+-⋅其输出响应曲线如图3-3所示图3-3 题图3-43-4 题图3-4所示系统中，若忽略小的时间常数，可认为1d 0.5()d yB s x-=∆。
其中，ΔB 为阀芯位移，单位为cm ，令a =b （ΔB 在堵死油路时为零）。
(1) 试画出系统函数方块图，并求(s)(s)Y X 。
(2) 当i ()[0.51()0.51(4)1(40)]cm x t t t s t s =⨯+⨯---时，试求t =0s,4s,8s,40s,400s 时的y (t )值，()B ∆∞为多少？ (3) 试画出x (t )和y (t )的波形。
机电控制工程基础课后习题答案左健民
机电控制工程基础课后习题答案第一章：引论1.题目问题：简述机电控制工程的基本概念和发展历程。
答案机电控制工程是一个交叉学科，它涉及机械工程、电气工程和控制工程等多个学科的知识与技术。
其基本概念包括机电系统、控制系统和传感器系统。
机电系统由机械设备、电气设备和控制设备组成，用来完成特定的运动任务。
控制系统由传感器、控制器和执行器组成，用来监测和控制机电系统的运行状态。
传感器系统负责采集、测量和传输机电系统的运行数据。
机电控制工程的发展历程可以分为三个阶段。
第一个阶段是机械、电气和控制等学科独立发展的阶段，各自在不同领域取得了一定的成就。
第二个阶段是机械、电气和控制等学科开始相互交叉融合的阶段，机电系统的概念逐渐形成。
第三个阶段是机电控制工程逐渐成为一个独立学科，形成了一整套完整的理论和方法体系。
第二章：电气与电子技术基础2.题目问题：简述直流电路的基本特点和常用电路元件。
答案直流电路是指电流方向恒定的电路。
其基本特点包括以下几个方面：•电流方向不变。
在直流电路中，电荷只能沿着一个方向移动，电流的方向不会发生改变。
•电压稳定。
直流电源提供的电压一般是恒定的，不会发生明显的波动。
•电阻内部不产生能量损耗。
电阻元件在直流电路中，不会消耗电能，只会产生热能。
常用的直流电路元件包括电容器、电感器和电压源。
电容器用来存储电荷，具有储能效果。
电感器则用来存储磁能，具有阻尼和滤波效果。
电压源是直流电路中常用的电源元件，用来提供稳定的电压。
第三章：电路理论与分析3.题目问题：简述电路的戴维南定理和诺顿定理。
答案戴维南定理和诺顿定理是电路分析中常用的方法，用于简化电路的计算和分析。
•戴维南定理：戴维南定理又称为戴维南-诺顿定理，它指出：任意一个由电压源、电流源和电路元件组成的线性电路，可以用一个等效的电流源和等效的内阻表示。
通过计算戴维南等效电流源和内阻，可以将复杂的电路简化为一个更容易分析的等效电路。
•诺顿定理：诺顿定理是戴维南定理的一种特例，它用电压源和等效的电阻来表示电路。
自动控制原理第三章课后习题答案汇总.
3-1 i 殳来统的墩专力桿式旬卜:(1) 0.2c(t) =2r(t)(2)0.04c(t) 0.24c(t) c(t) = r(t)试求系统闭环传递函数 ①(s),以及系统的单位脉冲响应 部初始条件为零。
解：(1) 因为 0.2sC(s) =2R(s)闭环传递函数_ 1_ 20.04s0.24s 1Ts 198%的数值。
若加热容器使水温按 10OC/min 的速度匀速上升，问温度计的稳态指示误差有 多大？Ts 1由一阶系统阶跃响应特性可知： c(4T)二98oo ，因此有 4T =1 min ，得出 T = 0.25 min 。
视温度计为单位反馈系统，则开环传递函数为单位脉冲响应: C(s)=10/s g(t) -10 t _0单位阶跃响应 c(t) C(s) =10/s 2c(t) = 10t(2)(0.04s 2 0.24s 1)C(s)二 R(s)C(s)R(s) 0.04s 20.24s 1单位脉冲响应: C(s)= 0.04s0.24s 1g(t)用宀n4t3单位阶跃响应 h " Wk 2； 16]s 6s (s 3)216g(t)和单位阶跃响应 c(t)。
已知全 闭环传递函数13-2 温度计的传递函数为 — ，用其测量容器内的水温，1min 才能显示出该温度的解法一 依题意，温度计闭环传递函数1G(s) 口G(s“4」 1 —①(s) Ts「K=”TV=1用静态误差系数法，当 r(t^10 t 时,10e ss 二—=10T = 2.5 C 。
K3-3 已知二阶系统的单位阶跃响应为c(t) =10-12.5e」.2t si n(1.6t 53.1o)试求系统的超调量b%、峰值时间t p和调节时间t s。
1 严+ y----解：c(t) =1 _ ---- e ~ sin(p 1 _U2豹n t + P)2 '二cos ：二cos53.1° 二0.6t s 二 3.5 =3.2 =2.92(S)5n 1.2或：先根据c(t)求出系统传函，再得到特征参数，带入公式求解指标。
机电控制工程基础综合练习解答
第一章 习题答案一、填空1.系统输出全部或部分地返回到输入端叫做 反馈2.有些系统中，将开环与闭环结合在一起，这种系统称为复合控制系统3.我们把输出量直接或间接地反馈到 反馈 形成闭环参与控制的系统，称作闭环控制系统4.控制的任务实际上就是形成控制作用的规律，使不管是否存在扰动，均能使被控制对象的输出量满足给定值的要求。
5.系统受扰动后偏离了原工作状态，扰动消失后，系统能自动恢复到原来的工作状态这样的系统是 稳定 系统。
6、自动控制系统主要元件的特性方程式的性质，可以分为线性控制系统和非线性控制系统。
7、为了实现闭环控制，必须对输出量进行测量，并将测量的结果反馈到输入端与输入量相减得到偏差，再由偏差产生直接控制作用去消除偏差 。
因此，整个控制系统形成一个闭合回路。
我们把输出量直接或间接地反馈到输入端，形成闭环,参与控制的系统，称作闭环控制系统 8、题图 由图中系统可知，输入量直接经过控制器作用于被控制对象，当出现扰动时，没有人为干预，输出量 按照输入量所期望的状态去工作，图中系统是一个控制系统。
1、 不能 开环 9、如果系统受扰动后偏离了原工作状态，扰动消失后，系统能自动恢复到原来的工作状态，这样的系统称为 系统，否则为 系统。
任何一个反馈控制系统能正常工作，系统必须是 的。
稳定 ； 不稳定 ； 稳定二、选择1.开环与闭环结合在一起的系统称为 。
（ ） A 复合控制系统； B 开式控制系统； C 闭环控制系统；D 连续控制系统 答：A2.当∞→t 时，闭环反馈控制系统输出的实际值)(∞y 与按参考输入所确定的希望值)(∞r y 之间的差值叫 。
（ ）A 微分；B 差分；C 稳态误差；D 积分 答：C3．把输出量反馈到系统的输入端与输入量相减称为 。
（ ）A 反馈；B 负反馈；C 稳态差误；D 积分 答：B4．机器人手臂运动控制属于 。
（ ）A 闭环控制；B 开环控制C 正反馈控制D 连续信号控制 答：A5．自动售货机控制属于 。
哈尔滨工业大学自控原理习题答案(第三章)
则根据系统框图可得
代入 ，得
另 ，得到系统的干扰输出
则误差表达式为
若积分环节加在扰动点之前则
， ,
可求得 。
若积分环节加在扰动点之后，则
, ,
可求得
由此可见在扰动点之前的前向通道加入积分环节，才能消除阶跃扰动产生的稳态误差。
3.23
设
则系统的闭环传递函数为：
误差为
将 及 得
闭环特征方程为
又因为 故系统稳定，与参数a，b无关。
若
则有系统的稳态误差
则求出待定系数为
3.29
当a=0时系统的闭环传递函数为：
则根据
得 。
当 ，根据系统的闭环传递函数为
则根据
得a=0.25
3.30
由图3.30所示的单位阶跃响应 ，可得系统的超调量和峰值时间为
又有参数间的关系：
因为系统的开环传递函数为 ，则系统的闭环传递函数为
则
得到参数为
3.34
列Routh表可得
3.12
由系统框图可知系统的开环传递函数为
因为是单位反馈，可得系统的特征方程为
如果要求闭环传递函数的特征根全部位于s=-1垂线之左，可令s=z-1，并代入特征方程，得
建立Routh表
Z3115
z21140K-27
z1 0
z040K-27
令第一列的元素全部为正，可得不等式组
解得K的取值范围为
3.14
由系统框图可以求得系统的开环传递函数为
3.1
图3.1（b）所示的单位阶跃响应具有等幅振荡特性，说明系统的阻尼比 。这与系统主反馈取“-”及内反馈取“0”相对应，因为在这种情况下该二阶系统的传递函数为
图3.1（c）所示单位阶跃响应具有发散特性，说明系统不稳定。这与系统的主反馈取“-”及内反馈取“+”相对应，因为在这种情况下，该二阶系统的传递函数为：
机电自动控制课后习题答案
机电自动控制课后习题答案机电自动控制课后习题答案机电自动控制是一门综合性的学科，涵盖了机械、电子、自动化等多个领域的知识。
在学习过程中，课后习题是巩固知识、提高能力的重要途径。
下面将为大家提供一些机电自动控制课后习题的答案，希望能对大家的学习有所帮助。
第一章：基础知识1. 什么是自动控制系统？答案：自动控制系统是由传感器、执行器、控制器和反馈回路组成的系统，用于实现对某个物理过程或工业过程的自动控制。
2. 什么是反馈控制？答案：反馈控制是指通过对被控对象输出的信息进行测量，并与期望输出进行比较，然后根据比较结果调整控制器的输出，以实现对被控对象的控制。
3. 什么是传感器？答案：传感器是一种能够将被测量物理量转换为电信号或其他形式的能量输出的装置。
4. 什么是执行器？答案：执行器是一种能够接受控制信号，并将其转换为相应的动作或输出的装置。
第二章：传感器与执行器1. 常见的传感器有哪些？答案：常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、光电传感器、接近传感器等。
2. 常见的执行器有哪些？答案：常见的执行器包括电机、气缸、液压马达等。
3. 传感器的工作原理是什么？答案：传感器的工作原理基于物理量与电信号之间的相互转换。
常见的工作原理包括电阻、电容、电感、光电、压力等。
4. 执行器的工作原理是什么？答案：执行器的工作原理根据不同的类型而有所不同。
例如，电机的工作原理是利用电磁感应产生转矩，从而实现机械运动。
第三章：控制器1. 常见的控制器有哪些？答案：常见的控制器包括PID控制器、PLC控制器、单片机控制器等。
2. PID控制器的工作原理是什么？答案：PID控制器根据当前的误差、误差的变化率和误差的积分值，计算出控制器的输出信号。
其工作原理是通过比例、积分和微分三个部分的组合，实现对被控对象的控制。
3. PLC控制器的工作原理是什么？答案：PLC控制器通过输入模块获取外部信号，经过逻辑运算、计算和控制输出模块，实现对被控对象的控制。
哈工大机电系统控制第三章答案
3-1 题图3-1所示的阻容网络中，i ()[1()1(30)](V)u t t t =--。
当t =4s 时，输出o ()u t 值为多少？当t 为30s 时，输出u o (t )又约为多少？解：661(s)1111(s)1110410141o i U sCU RCs s R sC -====+⨯⨯⨯+++(4)0.632(V)o u ≈，(30)1(V)o u ≈3-2 某系统传递函数为21()56s s s s +Φ=++，试求其单位脉冲响应函数。
解：2(s)112(s)5623o i X s X s s s s +-==+++++ 其单位脉冲响应函数为23(t)(e 2e )1()t t x t δ--=-+⋅3-3 某网络如图3-3所示，当t ≤0-时，开关与触点1接触；当t ≥0+时，开关与触点2接触。
试求输出响应表达式，并画出输出响应曲线。
1V题图3-1 题图3-3解：1(s)11(s)2121()o i R U RCs s sCU RCs s R R sC++===++++ 01(t)1(2)1()(V)i i i u u u t =+=+-⋅1111212(s)(s)121212o i s s U U s s s ss ++-===-+++ 则21(t)(e 2)1()(V)t o u t -=-⋅1201(t)1(e 2)1()(V)o o o u u u t -=+=+-⋅其输出响应曲线如图3-3所示图3-3 题图3-43-4 题图3-4所示系统中，若忽略小的时间常数，可认为1d 0.5()d yB s x-=∆。
其中，ΔB 为阀芯位移，单位为cm ，令a =b （ΔB 在堵死油路时为零）。
(1) 试画出系统函数方块图，并求(s)(s)Y X 。
(2) 当i ()[0.51()0.51(4)1(40)]cm x t t t s t s =⨯+⨯---时，试求t =0s,4s,8s,40s,400s 时的y (t )值，()B ∆∞为多少？ (3) 试画出x (t )和y (t )的波形。
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-e0.1, =ln 0.9t h t t T -=-T21T22()=0.9=1-e ln 0.1t h t t T -=-，210.9ln2.20.55min 0.1r 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 )5™(t )时，系统的零状态响应y f (t )和全响应y (t )；⑶激励f (t )5 e 23t™(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 25e 223()()()( )()e 1e 23()()()( )()e e 2()(2112233)( )2(;0 ,e 3e 4)( 34221e e )( 2x 2222x 212121221x 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 ttεεεε------------+=+=+-==-=⇒+-+=+++=-=⇒⎩⎨⎧-==⇒⎩⎨⎧--=+=⇒+=∴*/ )()e4e 5()()()( )()e e ()(e )()( )3(2x 23t t y t y t y t t t h t y ttt 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 tε-时，系统的全响应)()e 61e 27e314()(42t t y t t tε-----=。
哈工大集合论习题课-第三章 关系习题课(学生)
习 题 课例1设{,,}A a b c =，给出A 上的一个二元关系，使其同时不满足自反性、反自反性、对称性、反对称和传递性的二元关系，并画出R 的关系图。
解：{(,),(,),(,),(,)}R a a b c c b a c =，关系图如图所示。
例2 设X 是一个集合，X ＝n ，求：1.X 上的二元关系有多少？()22n 2. X 上的自反的二元关系有多少？ 3. X 上的反自反的二元关系有多少？解：因为把所有的反自反的二元关系的每个都加上对角线上的序对，就变成了自反的关系，因此，自反的与反自反的个数一样多。
即22nn-4. X 上的对称的二元关系有多少？2222n n n nn -++=，故共有222n n+个对称的关系。
5. X 上的反对称的二元关系有多少？22(32)n n n -∙6. X 上既是自反的也是反自反的二元关系的个数；(0)个7.X 上既不是自反的也不是反自反的二元关系有多少？2(2(22))n nn --解：解：可用容斥原理来计算设B 表示所有自反关系构成的集合，C 表示所有反自反关系构成的集合，则22nnB C -==。
而B C φ=，故B C B C =+，从而CC B C S B C S B C =-=--2222222222222(22)n n n n n n n n n n n ----=--=-=-于是，既不是自反的，也不是反自反关系共有22(22)n nn --个。
8.自反的且对称的关系有多少？[此结果与“反自反的且对称的关系有多少？”是一样多]即有222n n -（对角线上全去掉）9.自反的或对称的关系有多少？解：设B 表示自反关系的集合，C 表示对称关系的集合，则自反或对称关系的集合为：22222222n n n n nnB C B C B C +--=+-=+-。
10.X 上既是反自反的也是反对称的二元关系的个数为：223n n -；11.X 上既是对称的也是反对称的关系个数；解：X 上既是对称的也是反对称的关系X R I ⊆，故有2n 。
机电控制工程基础综合练习解答
数 t 和 s， F(s)称为 f(t)的象函数，而 f(t)为 F(s)的原函 数。 错误
B.
D. 0.3
，其原函数的终值
(t)为（B
a (t n )
2
B.
(s 4)2 4
D.
t
s e2s
s2 4
1 (1 es )
a s2
a 1 (1 es )
s2
）。
F (s) L[ f (t)] 1 1 。 s s2
错误
第三章 习题
一、填空
1.描述系统在运动过程中各变量之间相互关系的数学
表达式叫做系统的数学模型。
2.在初条件为零时，输出量的拉氏变换与
输入量的拉氏变换之比称为线性系统（或元件）的传
递函数。
3.根据自动控制系统的特性方程式可以将其分为
系统能自动恢复到原来的工作状态，这样的系统称为
系统，否则为
系统。任何一个反馈控制系统
能正常工作，系统必须是
的。
稳定 ； 不稳定 ； 稳定
二、选择
1.开环与闭环结合在一起的系统称为
。（
）
A 复合控制系统； B 开式控制系统； C 闭环控制系统；
D 连续控制系统
答：A
2.当 t 时，闭环反馈控制系统输出的实际值
控制系统形成一个闭合回路。我们把输出量直接或间
接地反馈到输入端，形成闭环,参与控制的系统，称作
闭环控制系统
8、
题图
由图中系统可知，输入量直接经过控制器作用于
被控制对象，当出现扰动时，没有人为干预，输出量
按照输入量所期望的状态去工作，图中系统是一个
控制系统。
1、 不能
哈工大学电力电子习题集3
文件: 电力电子技术16.11
电力电子技术
直流－直流变换器(8)
第3章 习题（2）
第2部分：简答题 5. 桥式可逆斩波电路如题图3－4所示， 电机为正向电动状态。
题图3－4 当电机处于低速轻载运行状态（即负载 电流较小且正负交变），完成下题： （1）采用双极型控制方式时，画出V1 ～V4驱动信号的波形，负载上电压和电流 的波形；并在此基础上结合电流波形说明 在一个周期内的不同区段上负载电流的路 径以及在该区段内电机的工作状态。
哈尔滨工业大学远程教育
文件:
电力电子技术16.19
电力电子技术
直流－直流变换器(8)
第3章 习题（3）
第2部分：简答题 1. 画出隔离型Buck变换器的电路结构并简述其工作原理。（略） 2. 隔离型Buck变换器在正常工作时为什么要设定最大占空比？ 解：为了防止变压器磁通饱和。 3. 画出隔离型Buck-Boost变换器的电路结构并简述其工作原理。（略） 4. 为什么反激式变换器不能在空载下工作？ 答：在负载为零的极端情况下，由于T导通时储存在变压器电感中的磁能 无处消耗，故输出电压将越来越高，损坏电路元件，所以反激式变换器不 能在空载下工作。
电力电子技术
第16讲
3 直流－直流变换器（8）
直流－直流变换器(8)
本讲是的习题课，讲解第3章所布置的习题。
第3章 习题（1）
第1部分：填空题 1.直流斩波电路完成的是直流到另一固定电压或可调电压的直流电的变换。 2.直流斩波电路中最基本的两种电路是降压斩波电路和升压斩波 电路。 3.斩波电路有三种控制方式：脉冲宽度调制、脉冲频率调制和混合型。 ，其中最常用的控制方式是：脉冲宽度调制。 4.脉冲宽度调制的方法是： 周期 不变，导通 时间变化，即通过导通占空比 的改变来改变变压比，控制输出电压。 5.脉冲频率调制的方法是:导通时间不变，周期变化，导通比也能发生变化 ，从而达到改变输出电压的目的。该方法的缺点是：导通占空比的变化范围 有限。输出电压、输出电流中的谐波频率不固定，不利于滤波器的设计 。 6.降压斩波电路中通常串接较大电感，其目的是使负载电流 连续 。 7.升压斩波电路使电压升高的原因：电感L储能使电压泵升，电容C可将输出 电压保持住 。 8.升压斩波电路的典型应用有直流电动机传动和单相功率因数校正等。 9.升降压斩波电路和Cuk斩波电路呈现升压状态的条件是开关器件的导通占 空比为1/2<α <1；呈现降压状态的条件是开关器件的导通占空比为0<α <1/2。
《机械工程控制基础》课后题答案及解析
目录第一章自动控制系统的基本原理第一节控制系统的工作原理和基本要求第二节控制系统的基本类型第三节典型控制信号第四节控制理论的内容和方法第二章控制系统的数学模型第一节机械系统的数学模型第二节液压系统的数学模型第三节电气系统的数学模型第四节线性控制系统的卷积关系式第三章拉氏变换第一节傅氏变换第二节拉普拉斯变换第三节拉普拉斯变换的基本定理第四节拉普拉斯逆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线性控制系统的典型环节第三节系统框图及其运算第四节多变量系统的传递函数第五章时间响应分析第一节概述第二节单位脉冲输入的时间响应第三节单位阶跃输入的时间响应第四节高阶系统时间响应第六章频率响应分析第一节谐和输入系统的定态响应第二节频率特性极坐标图第三节频率特性的对数坐标图第四节由频率特性的实验曲线求系统传递函数第七章控制系统的稳定性第一节稳定性概念第二节劳斯判据第三节乃奎斯特判据第四节对数坐标图的稳定性判据第八章控制系统的偏差第一节控制系统的偏差概念第二节输入引起的定态偏差第三节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希望对数幅频特性曲线的绘制第三节校正方法与校正环节第四节控制系统的增益调整第五节控制系统的串联校正第六节控制系统的局部反馈校正第七节控制系统的顺馈校正第一章 自动控制系统的基本原理定义：在没有人的直接参与下，利用控制器使控制对象的某一物理量准确地按照预期的规律运行。
第一节 控制系统的工作原理和基本要求 一、 控制系统举例与结构方框图例1． 一个人工控制的恒温箱，希望的炉水温度为100C °,利用 表示函数功能的方块、信号线，画出结构方块图。
图1人通过眼睛观察温度计来获得炉内实际温度，通过大脑分析、比较，利用手和锹上煤炭助燃。
煤炭给定的温度100 C手和锹眼睛实际的炉水温度比较图2例2． 图示为液面高度控制系统原理图。
试画出控制系统方块图和相应的人工操纵的液面控制系统方块图。
哈工大机电系统控制第三章答案-汇编
3-1 题图3-1所示的阻容网络中，i ()[1()1(30)](V)u t t t =--。
当t =4s 时，输出o ()u t 值为多少？当t 为30s 时，输出u o (t )又约为多少？解：661(s)1111(s)1110410141o i U sCU RCs s R sC -====+⨯⨯⨯+++(4)0.632(V)o u ≈，(30)1(V)o u ≈3-2 某系统传递函数为21()56s s s s +Φ=++，试求其单位脉冲响应函数。
解：2(s)112(s)5623o i X s X s s s s +-==+++++ 其单位脉冲响应函数为23(t)(e 2e )1()t t x t δ--=-+⋅3-3 某网络如图3-3所示，当t ≤0-时，开关与触点1接触；当t ≥0+时，开关与触点2接触。
试求输出响应表达式，并画出输出响应曲线。
1V题图3-1 题图3-3解：1(s)11(s)2121()o i R U RCs s sCU RCs s R R sC++===++++ 01(t)1(2)1()(V)i i i u u u t =+=+-⋅1111212(s)(s)121212o i s s U U s s s ss ++-===-+++ 则21(t)(e 2)1()(V)t o u t -=-⋅1201(t)1(e 2)1()(V)o o o u u u t -=+=+-⋅其输出响应曲线如图3-3所示图3-3 题图3-43-4 题图3-4所示系统中，若忽略小的时间常数，可认为1d 0.5()d yB s x-=∆。
其中，ΔB 为阀芯位移，单位为cm ，令a =b （ΔB 在堵死油路时为零）。
(1) 试画出系统函数方块图，并求(s)(s)Y X 。
(2) 当i ()[0.51()0.51(4)1(40)]cm x t t t s t s =⨯+⨯---时，试求t =0s,4s,8s,40s,400s 时的y (t )值，()B ∆∞为多少？ (3) 试画出x (t )和y (t )的波形。
机电控制工程基础-形考册答案3
《机电控制工程基础》第三章形成性考核册作业习题答案一、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是1 。
单位斜坡函数的拉氏变换结果是 1 。
s s 22．什么是极点和零点？ 传递函数分母多项式的根被称为系统的极点，分子多项式的根被称为系统的零点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？单调上升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。
临界阻尼(ζ=1)，c(t)为一无超调的单调上升曲线，如图所示。
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t d 阶跃响应第一次达到终值h (∞) 的 50％所需的时间。
上升时间t r 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t p 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t s 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h (t p ) 超出终值h (∞) 的百分比，即σ ％=h (t p )- h (∞)⨯100％h (∞)6．劳斯稳定判据能判断什么系统的稳定性？ 劳斯稳定判据能判断线性定常系统的稳定性。
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 将小于 5～2%。
？由于一阶系统的阶跃响应没有超调量，所有其性能指标主要是调节时间，它表征系统过渡过程的快慢。
当 t ＝3T 或 4T 时，响应值与稳态值之间的误差将小于 5～2%。
显然系统的时间常数T越小，调节时间越小，响应曲线很快就能接近稳态值。
8．在欠阻尼的情况下，二阶系统的单位阶跃响应有什么特点？在欠阻尼的情况下，二阶系统的单位阶跃响应为一振幅按指数规律衰减的简谐振荡时间函数。
哈工大电路原理基础课后习题
第一章习题1.1 图示元件当时间t<2s时电流为2A，从a流向b；当t>2s时为3A，从b流向a。
根据图示参考方向，写出电流的数学表达式。
1.2图示元件电压u=(5-9e-t/t)V，t>0。
分别求出t=0 和t→¥ 时电压u的代数值与其真实方向。
图题1.1 图题1.21.3 图示电路。
设元件A消耗功率为10W，求；设元件B消耗功率为-10W,求；设元件C 发出功率为-10W，求。
图题1.31.4求图示电路电流。
若只求，能否一步求得？1.5 图示电路，已知部分电流值和部分电压值。
(1) 试求其余未知电流。
若少已知一个电流，能否求出全部未知电流？(2) 试求其余未知电压u14、u15、u52、u53。
若少已知一个电压，能否求出全部未知电压？1.6 图示电路，已知,,,。
求各元件消耗的功率。
1.7 图示电路，已知，。
求(a)、(b)两电路各电源发出的功率和电阻吸收的功率。
1.8 求图示电路电压。
1.9 求图示电路两个独立电源各自发出的功率。
1.10 求网络N吸收的功率和电流源发出的功率。
1.11 求图示电路两个独立电源各自发出的功率。
1.12 求图示电路两个受控源各自发出的功率。
1.13 图示电路，已知电流源发出的功率是12W，求r的值。
1.14 求图示电路受控源和独立源各自发出的功率。
1.15图示电路为独立源、受控源和电阻组成的一端口。
试求出其端口特性，即关系。
1.16 讨论图示电路中开关S开闭对电路中各元件的电压、电流和功率的影响，加深对独立源特性的理解。
第二章习题2.1 图(a)电路，若使电流A,，求电阻；图(b)电路，若使电压U=(2/3)V，求电阻R。
2.2 求图示电路的电压与电流。
2.3 图示电路中要求，等效电阻。
求和的值。
2.4求图示电路的电流I。
2.5 求图示电路的电压U。
2.6 求图示电路的等效电阻。
2.7 求图示电路的最简等效电源。
图题2.72.8 利用等效变换求图示电路的电流I。
机械工程控制基础课后答案
目录第一章自动控制系统的基本原理第一节控制系统的工作原理和基本要求第二节控制系统的基本类型第三节典型控制信号第四节控制理论的内容和方法第二章控制系统的数学模型第一节机械系统的数学模型第二节液压系统的数学模型第三节电气系统的数学模型第四节线性控制系统的卷积关系式第三章拉氏变换第一节傅氏变换第二节拉普拉斯变换第三节拉普拉斯变换的基本定理第四节拉普拉斯逆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线性控制系统的典型环节第三节系统框图及其运算第四节多变量系统的传递函数第五章时间响应分析第一节概述第二节单位脉冲输入的时间响应第三节单位阶跃输入的时间响应第四节高阶系统时间响应第六章频率响应分析第一节谐和输入系统的定态响应第二节频率特性极坐标图第三节频率特性的对数坐标图第四节由频率特性的实验曲线求系统传递函数第七章控制系统的稳定性第一节稳定性概念第二节劳斯判据第三节乃奎斯特判据第四节对数坐标图的稳定性判据第八章控制系统的偏差第一节控制系统的偏差概念第二节输入引起的定态偏差第三节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希望对数幅频特性曲线的绘制第三节校正方法与校正环节第四节控制系统的增益调整第五节控制系统的串联校正第六节控制系统的局部反馈校正第七节控制系统的顺馈校正第一章自动控制系统的基本原理定义：在没有人的直接参与下，利用控制器使控制对象的某一物理量准确地按照预期的规律运行。
第一节控制系统的工作原理和基本要求一、控制系统举例与结构方框图例1．一个人工控制的恒温箱，希望的炉水温度为100C°,利用表示函数功能的方块、信号线，画出结构方块图。
图1人通过眼睛观察温度计来获得炉内实际温度，通过大脑分析、比较，利用手和锹上煤炭助燃。
比较图2例2．图示为液面高度控制系统原理图。
试画出控制系统方块图和相应的人工操纵的液面控制系统方块图。
解：浮子作为液面高度的反馈物，自动控制器通过比较实际的液面高度与希望的液面高度，调解气动阀门的开合度，对误差进行修正，可保持液面高度稳定。
哈工大机电系统控制基础秋习题课第三章答案
第3章习题课答案3-1 设单位反馈系统的开环传递函数为4()(s 5)G s s =+，试求该系统的单位阶跃响应和单位脉冲响应。
解：系统闭环传递函数为24(s)44(s 5)4(s)54(s 1)(s 4)1(s 5)o i X s X s s s +===++++++ (1)当()1()i x t t =时，1()i X s s=41()41133()()()(4)(1)14o o i i X s X s X s X s s s s s s s ===-+++++则 441()1()1()1()33t tox t t e t e t --=-⋅+⋅ (2)当()()i x t t δ=时，()1i X s =44(s)433(s)(s)1(s)(s 4)(s 1)14o o i i X X X X s s ==⨯=-++++则 44()()1()3tt o x t e e t --=-⋅3-2 系统结构图如图3-70所示。
已知系统单位阶跃响应的超调量σ%3.16=%，峰值时间1=p t s 。
(1)求系统的开环传递函数)(s G ； (2)求系统的闭环传递函数)(s Φ；(3)根据已知的性能指标σ%、p t 确定系统参数K 及τ； (4)计算等速输入s t t r )(5.1)(︒=时系统的稳态误差。
解 （1） )110(10)1(101)1(10)(++=+++=ττs s K s s s s s K s G（2） 2222210)110(10)(1)()(nn n s s K s s Ks G s G s ωξωωτ++=+++=+=Φ （3）由 ⎪⎩⎪⎨⎧=-===--113.16212ξωπσςξπn p oooo t e 联立解出⎪⎩⎪⎨⎧===263.063.35.0τωξn由（2） 18.1363.31022===n K ω，得出318.1=K 。
（4） 63.31263.01018.1311010)(lim 0=+⨯=+==→τK s sG K s v 413.063.35.1===v ss K A e3-3 设图（a ）所示系统的单位阶跃响应如图（b ）所示。
机电控制工程基础考试题库
一、简答1．什么是自动控制？就是在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使生产过程或被控对象的某一物理量(输出量)准确地按照给定的规律(输入量)运行或变化。
2．控制系统的基本要求有哪些？控制系统的基本要求可归结为稳定性；准确性和快速性。
3．什么是自动控制系统？指能够对被控制对象的工作状态进行自动控制的系统。
它一般由控制装置和被控制对象组成4．反馈控制系统是指什么反馈？反馈控制系统是指负反馈。
5．什么是反馈？什么是正反馈？什么是负反馈？反馈信号(或称反馈)：从系统(或元件)输出端取出信号，经过变换后加到系统(或元件)输入端，这就是反馈信号。
当它与输入信号符号相同，即反馈结果有利于加强输入信号的作用时叫正反馈。
反之，符号相反抵消输入信号作用时叫负反馈。
6．什么叫做反馈控制系统系统输出全部或部分地返回到输入端，此类系统称为反馈控制系统（或闭环控制系统）。
7．控制系统按其结构可分为哪3类？控制系统按其结构可分为开环控制系统、闭环控制系统和复合控制系统。
8．举例说明什么是随动系统。
这种系统的控制作用是时间的未知函数，即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(即输入量)的变化，这样的系统称之为随动系统。
随动系统应用极广，如雷达自动跟踪系统，火炮自动瞄准系统，各种电信号笔记录仪等等。
9．自动控制技术具有什么优点？⑴极大地提高了劳动生产率；⑵提高了产品的质量；⑶减轻了人们的劳动强度，使人们从繁重的劳动中解放出来，去从事更有效的劳动；⑷由于近代科学技术的发展，许多生产过程依靠人们的脑力和体力直接操作是难以实现的，还有许多生产过程则因人的生理所限而不能由人工操作，如原子能生产，深水作业以及火箭或导弹的制导等等。
在这种情况下，自动控制更加显示出其巨大的作用10．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有几种情况？单调过程衰减振荡过程持续振荡过程发散振荡过程二、判断1．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。
哈工大机电系统控制基础2014秋-习题课第三章答案
第3章习题课答案3-1设单位反馈系统的开环传递函数为G(s) ，试求该系统的单位阶跃响应和单位脉冲响应。
s(s + 5)解：系统闭环传递函数为1(1)当X i(t) =1(t)时，X i(s):s4 t 1 4tX o(t) =1(t)1(t) 1(t)当X i(t)二' (t)时,Xi(s) =1X o(s)(s 4)(s 1)则4 t _4tx o(t) (e」2) 1(t)33-2 系统结构图如图3-70所示。
已知系统单位阶跃响应的超调量(1) 求系统的开环传递函数G(s)；(2) 求系统的闭环传递函数G(s)；(3) 根据已知的性能指标匚% t p确定系统参数K及•；⑷计算等速输入r(t) =1.5t( ) s时系统的稳态误差。
二％=16.3%峰值时间t p = 1s。
10s(s 1) s(s 1)10Ks(s 10 1) 4X o(s)s(s+5) X i(s)'；4s(s -5)4 (s 1)(s 4)X o(s) ^^(s) L1(s 4)(s 1) s4S 5s 4(2) "(S)G(s)1 G(s)10KS2(10. 1)s 10K(3 )由由( 2)= 16・3°o 联立解出10K(4)''n .1 - 2=0.5心n= 3.63T= 0.263=.J3.632=13.18 ,K vAe ssK v^l i m sG(s)二1 5 竺=0.4133.63得出K =1.318。
10K 13・18=3.6310 1 10 0.263 13-3 设图（a）所示系统的单位阶跃响应如图（b）所示。
试确定系统参数K1, K2和a 。
解由系统阶跃响应曲线有h（：：） =3t p =0.1匚。
=（4_3）. 3 =33.3。
系统闭环传递函数为K1K2(s) " s2as K1K2 'n-2—nS (1) t p = —= 0.1p Zj 严％=e—令g=33.3%联立求解得n = 33.28由式（1）*K^ 2 =1108a =2 n=22— (1)另外h（：：）= （s）-二lims ]0K1K22 —s as K1K2— ... 1 h(：：) =lim s '「'(s) - = 2.5第4章习题104-1设单位反馈控制系统的开环传递函数为 G K (S )二竺，当系统作用以下输入信号时，试求系统的S+1稳态输出。
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第3章习题课答案
3-1 设单位反馈系统的开环传递函数为4
()(s 5)
G s s =+，试求该系统的单位阶跃响应和单位脉冲响应。
解：系统闭环传递函数为
24
(s)44(s 5)
4(s)54(s 1)(s 4)
1(s 5)
o i X s X s s s +===++++++ (1)当()1()i x t t =时，1()i X s s
=
41
()411
33()()()(4)(1)14
o o i i X s X s X s X s s s s s s s ===-+++++g
则 441()1()1()1()33
t t
o
x t t e t e t --=-⋅+⋅ (2)当()()i x t t δ=时，()1i X s =
44(s)4
33(s)(s)1(s)(s 4)(s 1)14
o o i i X X X X s s ==⨯=-++++
则 44()()1()3
t
t o x t e e t --=
-⋅
3-2 系统结构图如图3-70所示。
已知系统单位阶跃响应的超调量σ%3.16=%，峰值时间1=p t s 。
(1)求系统的开环传递函数)(s G ； (2)求系统的闭环传递函数)(s Φ；
(3)根据已知的性能指标σ%、p t 确定系统参数K 及τ； (4)计算等速输入s t t r )(5.1)(︒=时系统的稳态误差。
解 （1） )110(10)
1(101)1(10
)(++=++
+=ττs s K s s s s s K s G
（2） 2
2
22210)110(10)(1)()(n
n n s s K s s K
s G s G s ωξωωτ++=+++=+=Φ （3）由 ⎪⎩
⎪⎨⎧=-===--113.16212ξωπσςξπn p o
o o
o t e 联立解出 ⎪⎩⎪⎨⎧===263.063.35.0τωξn
由（2） 18.1363.31022
===n K ω，得出 318.1=K。
（4） 63.31263.01018
.1311010)(lim 0=+⨯=+=
=→τK s sG K s v 413.063
.35
.1===v ss K A e
3-3 设图（a ）所示系统的单位阶跃响应如图（b ）所示。
试确定系统参数,1K 2K 和a 。
解 由系统阶跃响应曲线有
⎪⎩⎪
⎨⎧=-===∞o
o o o
p t h 3.333)34(1.03)(σ
系统闭环传递函数为
2
2
2
2122
12)(n
n n s s K K as s K K s ωξωω++=++=Φ （1） 由 ⎪⎩⎪⎨⎧
===-=--o o o o n p e
t 3.331.012
12
ξξπσωξπ 联立求解得 ⎩⎨
⎧==28.3333.0n ωξ 由式（1）⎩⎨⎧====22
21108
2
1n n a K ξωω
另外 3lim 1
)(lim )(21
22100
==++=⋅
Φ=∞→→K K as s K K s s s h s s 5.21
)(lim )(0
=⋅
Φ=∞→s
s s h s
第4章习题
4-1设单位反馈控制系统的开环传递函数为1
10
)(+=s s G K ，当系统作用以下输入信号时，试求系统的稳态输出。
(1) )30sin()(0
+=t t x i
解：系统的闭环传递函数为：11
10
)(1)()(+=+=
s s G s G s G K K B
11
arctan 2121101110)(ω
ω
ωωj B e
j j G -⋅+=+=。
此题中，1=ω，得频率特性为： 02.5122
10
1110)(j B e j j G -⋅=+=ω，由此得：
4-2 绘出开环传递函数为)
105.0)(1()
2(5)(+++=
s s s s s G 的系统开环对数频率特性。
解：将)(s G 中的各因式换成典型环节的标准形式，即
)
105.0)(1()
15.0(10)(+++=
s s s s s G
如果直接绘制系统开环对数幅频特性渐近线，其步骤如下： (1)转折频率1ω＝1，2ω＝2，3ω＝20。
(2)在ω＝l 处，dB K L 2010lg 20lg 20)(1====ωω。
(3)因第一个转折频率1ω＝1，所以过(1ω＝1，dB L 20)(=ω)点向左作一20dB ／dec 斜率的直线，再向右作一40dB ／dec 斜率的直线交至频率2ω＝2时转为一20dB ／dec ，当交至3ω＝20时再转为一40dB ／dec 斜率的直线，即得开环对数幅频特性渐近线，如图5—47所示。
)8.24sin(905.0)2.530sin(122
10
)(0001+=-+=
t t t x oss
图5—47 例5—10系统开环对数频率特性
系统开环对数相频特性：
ωωωωϕ05.05.090)(1110----+--=tg tg tg
对于相频特性，除了解它的大致趋向外，最感兴趣的是剪切频率c ω时的相角，而不是整个相频曲线，本例中5==c ωω时的相角为
011105.114505.055.0590)(-=⨯-⨯+--=---tg tg tg c ωϕ
4-3 试确定下列系统的谐振峰值、谐振频率：2
X ()5=
X ()
25
O i j j j j ωωωω++ 解：2
2
22()5(5)1()()2()5()5(5)5
o i X j X j j j j ωωωωωω==++++ 则5,5
n ωξ==
2
2 1.2511
212
1()55
r M ξξ
=
==--
22
112512(
) 1.73rad/s 5
r ωωξ=-=-= 4-4 根据下列给定的最小相位系统对数幅频特性曲线图写出相应的传递函数。
解：4-5(a)
（1）求结构
从图中看出，低频段斜率为0，是0型系统，由渐近线的斜率变化： 第1个转折频率处斜率变化20/dB dec -，是一阶惯性环节； 第2个转折频率处斜率变化也是20/dB dec -，也是一阶惯性环节； 因此传递函数结构为
12()(1)(1)
K
G s T s T s =
++
（2）求参数
从图中看出，低频段与零分贝线水平重合，因此
1K =
对第1个一阶惯性环节，转折频率11ω=，则：
11
1
1T ω=
=
对第2个一阶惯性环节，转折频率24ω=，则：
22
1
1
0.254
T ω=
=
= 综合得：
()(1)(0.251)
K
G s s s =
++
解：4-5(b)
（1）求结构
从图中看出，低频段斜率为20/dB dec -，是1型系统，由渐近线的斜率变化： 第1个转折频率处斜率变化20/dB dec -，是一阶惯性环节； 第2个转折频率处斜率变化也是20/dB dec -，也是一阶惯性环节； 因此传递函数结构为
12()(1)(1)
K
G s s T s T s =
++
（2）求参数
从图中看出，低频段延长线与零分贝线交点频率：0100ω=，因为是1型系统，由式(4-67)
100K =
对第1个一阶惯性环节，转折频率10.01ω=，则：
11
1
1
1000.01T ω=
=
= 对第2个一阶惯性环节，转折频率2100ω=，则：
22
1
1
0.01100
T ω=
=
= 综合得：
12100
()(1)(1)(1001)(0.011)
K G s s T s T s s s s =
=++++
4-6 已知某二阶反馈控制系统的最大超调量为25%，试求相应的阻尼比和谐振峰值。
解：已知2
10.25p M e ξ-==
解得0.4ξ=
则2
2
1.362120.410.4
r M ξξ
=
=
=-⨯-。