机械控制工程基础习题

1．试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点。

2．如题图1-1（a）、（b）所示两水位控制系统，要求：

•画出方块图（包括给定输入量和扰动输入量）；

•分析工作原理，讨论误差和扰动的关系。

图1-1

3．如题图1-2所示炉温控制系统，要求（1）指出系统输出量、给定输入量、扰动输入量、被控对象和自动控制器的各组成部分并画出方块图；（2）说明该系统是怎样得到消除或减少偏差的。

图1-2

4．举出五个身边控制系统的例子，试用职能方块图说明其基本原理，并指出是开环还是闭环。5．双输入控制系统的一个常见例子是由冷热两个阀门的家用沐浴器。目标是同时控制水温和流量，画出此闭环系统的方块图，你愿意让别人给你开环控制的沐浴器吗？

1．试求下列函数的拉氏变换 (1) )(1)2()()54()(t t t t t f ⋅+++=δ (2))4(1)453sin(6)(π

-⋅-=t t t f

(3))8sin 25.08(cos )(6t t e t f t +=- 2．试求下列函数的拉氏反变换 （1）)

3)(2(1

)(+++=

s s s S F

（2）1

)(-=-s e S F s

（3）)

2()1()(2++=s s s

S F

（4）4

4

)(2

++=

s s S F 3．对题图2-1所示的控制系统，计算，。

图2-1

4．系统结构如题图2-2所示。试分别用结构图化简方法和梅逊公式法求传递函数

。

图2-2

5．系统结构图如题图2-3所示。求传递函数

及。

图2-3

6．试列写题图2-4所示双输入-双输出机械位移系统的微分方程并画出系统结构图。

图2-4

第三章

1．考虑一个单位反馈控制系统，其闭环传递函数为

（1）试确定其开环传递函数G(s)。

（2）求单位斜坡输入时的稳态误差。

2.已知单位反馈系统的单位阶跃响应为，求

（1）开环传递函数；

（2）；

（3）在作用下的稳态误差。

3．设单位反馈控制系统的开环传递函数为，已知系统在单位阶跃作用下的

误差响应为。试求系统的阻尼比，自然频率和在单位斜坡输入作用下的稳态误差。

4．设题图3-1（a）所示系统的单位阶跃响应曲线如图3-1（b）所示，试确定参数K1、K2和a的数值。

(b)

题图3-1

5．设复合控制系统如题图3-2所示，要求：

（1）计算扰动n（t）=t引起的稳态误差；

（2）设计Kc，使系统在r（t）=t作用下无稳态误差。

图3-2

6．已知系统结构如题图3-3所示，试求：当r（t）=t，n（t）=1（t）时的稳态误差。

图3-3

7．设单位反馈系统的开环传递函数为

)

11.0(500

)(+=

s s S G

当下列输入时，求其稳态误差

（1）2

)(2

t t x i =

（2）2221)(t t t x i ++=

8．某单位反馈系统，其开环传递函数为

)

11.0(10

)(+=

s s S G

（1）试求静态误差系数a v p k k k ,,

（2）当输入为2

2102

)(t a t a a t xi +

+=时，试求系统的稳态误差。 9．如图3－4所示系统，当t t x i 210)(+=时，试求系统的稳态误差；

当)6sin()(t t x i =时，试求稳态时误差的幅值。

10．某系统的方块图如图3－5所示。

图3-4

（1）当输入t t x i 10)(=时，试求其稳态误差；

（2）当输入2364)(t t t x i ++=时，试求其稳态误差；

第四章

1．设控制系统的开环传递函数为

• 试分析不同K 值时系统的稳定性; • 确定当

,

0.75时系统的幅值裕量。

2.最小相角系统对数幅频渐进特性如题图4-1所示，请确定系统的传递函数。

题图 4-1

3．系统结构图如题图4-2所示，试用奈魁斯特判据判别其稳定性。

图4-2

4．设单位反馈控制系统的开环传递函数为

图3-5

• 绘制

时系统的伯德图；

• 确定使系统在闭环时处于临界稳定的速度误差系数； • 确定幅值裕量为

10分贝时的速度误差系数及相应的相角裕量。

5．画出下列传递函数的伯德图

（1）)

11.0)(15.0(20

)(++=

s s s S G

（2）)

104.0)(14.0(2)(2

++=s s s S G

（3）)

14()

16.0(50)(2

++=

s s s S G （4）)

10016()

1)(12.0(5.7)(2

++++=

s s s s s S G 6．某单位反馈系统的开环传递函数

1

10

)(+=

s S G 试求以下列输入时输出o x 的稳态响应表达式。 （1）)30sin()( +=t t x i （2）)452cos(2)( -=t t x i 7．某单位反馈系统的开环传递函数

2

)

1(1

)(+=

s s S G