机械控制工程基础5习题 解答
《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。
机械控制工程基础_习题集(含答案)
C. ； D. ；
26.题图中R－C电路的幅频特性为（ ）。
题图二、6. R－C电路
A. ； B. ； C. ； D.
27.已知系统频率特性为 ，则该系统可表示为（ ）。
A. ； B. ； C. ；D.
28.已知系统频率特性为 ，当输入为 时，系统的稳态输出为（）。
A. ； B. ；
， ， （6分）
可得
（2分）
（2分）
（2分）
整理后得
（3分）
33.解：系统的开环增益K＝14，且为Ι型系统（2分）
将
则： （3分）
（3分）
（3分）
（4分）
34.解：按牛顿定律列力学方程如下：
， （8分）
整理得
（4分）， （3分）
35.解：
（a） （7分）（b） （8分）
36.解：该系统闭环特征方程为： ；（5分）
《机械控制工程基础》课程习题集
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习题
【说明】：本课程《机械控制工程基础》（编号为09010）共有单选题,计算题, 填空题等多种试题类型，其中，本习题集中有[ 填空题]等试题类型未进入。
一、单选题
1. 的拉氏变换为（ ）。
A. ； B. ；C. ；D.
2. 的拉氏变换为 ，则 为（ ）。
∴ Kh＝0.27，（3分）
（2分）
算出：ts＝1.02（s），tr＝0.781（s）。（3分）
43.解：根据基尔霍夫电压定律列方程如下：
（4分）
对上述方程进行拉氏变换
（2分）
传递函数为
（3分）
展开得
（2分）
对上式进行拉氏反变换
机械控制工程基础课后答案董玉红徐莉萍主编定稿版
机械控制工程基础课后答案董玉红徐莉萍主编精编W O R D版IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】机械控制工程课后答案1-1机械工程控制论的研究对象与任务是什么?解机械工程控制论实质上是研究机械一r_程技术中广义系统的动力学问题。
具体地讲，机械工程控制论是研究机械工程广义系统在一定的外界条件作用下，从系统的一定初始条件出发，所经历的由内部的固有特性所决定的整个动态历程;研究这一系统及其输入、输出二者之间的动态关系。
机械工程控制论的任务可以分为以下五个方面:(1)当已知系统和输人时，求出系统的输出(响应)，即系统分析。
(2)当已知系统和系统的理想输出，设计输入，即最优控制。
(3)当已知输入和理想输出，设计系统，即最优设计。
(4)当系统的输人和输出己知，求系统的结构与参数，即系统辨识。
(5)输出已知，确定系统，以识别输入或输入中的有关信息，即滤波与预测。
1.2 什么是反馈什么是外反馈和内反馈所谓反馈是指将系统的输出全部或部分地返送回系统的输入端，并与输人信号共同作用于系统的过程，称为反馈或信息反馈。
所谓外反馈是指人们利用反馈控制原理在机械系统或过程中加上一个人为的反馈，构成一个自动控制系统。
所谓内反馈是指许多机械系统或过程中存在的相互藕合作用，形成非人为的“内在”反馈，从而构成一个闭环系统。
1.3 反馈控制的概念是什么为什么要进行反馈控制所谓反馈控制就是利用反馈信号对系统进行控制。
在实际中，控制系统可能会受到各种无法预计的干扰。
为了提高控制系统的精度，增强系统抗干扰能力，人们必须利用反馈原理对系统进行控制，以实现控制系统的任务。
1.4闭环控制系统的基本工作原理是什么?闭环控制系统的基本工作原理如下:(1)检测被控制量或输出量的实际值;(2)将实际值与给定值进行比较得出偏差值;(3)用偏差值产生控制调节作用去消除偏差。
这种基于反馈原理，通过检测偏差再纠正偏差的系统称为闭环控制系统。
机械控制工程基础第五章 练习习题及 解答
机械控制工程基础第五章练习习题及解答习题一题型：选择题题目：关于系统稳定的说法错误的是【】A．线性系统稳定性与输入无关B．线性系统稳定性与系统初始状态无关C．非线性系统稳定性与系统初始状态无关D．非线性系统稳定性与系统初始状态有关分析与提示：线性系统稳定性与输入无关；非线性系统稳定性与系统初始状态有关。
答案：C习题二题型：填空题题目：判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为或为具有负实部的复数，即系统的特征根必须全部在是系统稳定的充要条件。
分析与提示：判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为负实数或为具有负实部的复数，即系统的特征根必须全部在复平面的左半平面是系统稳定的充要条件。
答案：负实数、复平面的左半平面习题三题型：选择题题目：一个线性系统稳定与否取决于【】A．系统的结构和参数B．系统的输入C．系统的干扰D．系统的初始状态分析与提示：线性系统稳定与否取决于系统本身的结构和参数。
答案：A习题四题型：填空题题目：若系统在的影响下，响应随着时间的推移，逐渐衰减并回到平衡位置，则称该系统是稳定的分析与提示：若系统在初始状态的影响下（零输入），响应随着时间的推移，逐渐衰减并趋向于零(回到平衡位置)，则称该系统是稳定的；反之，若系统的零输入响应发散，则系统是不稳定的。
答案：初始状态习题五题型：填空题题目：系统的稳定决定于的解。
分析与提示：系统的稳定决定于特征方程的解。
答案：特征方程习题一题型：填空题题目：胡尔维兹（Hurwitz）判据、劳斯（Routh）判据又称为判据。
分析与提示：胡尔维兹（Hurwitz）判据、劳斯（Routh）判据，又称为代数稳定性判据。
答案：代数稳定性习题二题型：填空题题目：利用胡尔维兹判据，则系统稳定的充要条件为：特征方程的各项系数均为；各阶子行列式都。
分析与提示：胡尔维兹判据系统稳定的充要条件为：特征方程的各项系数均为正；各阶子行列式都大于零。
答案：正、大于零习题三题型：计算题题目：系统的特征方程为2s4?s3?3s2?5s?10?0用胡尔维兹判据判别系统的稳定性。
机械控制工程基础习题集
《机械控制工程基础》习题及解答目录第１章绪论第２章控制系统的数学模型第３章控制系统的时域分析第４章控制系统的频域分析第５章控制系统的性能分析第６章控制系统的综合校正第７章模拟考试题型及分值分布第1章绪论一、选择填空题1。
开环控制系统在其控制器和被控对象间只有（正向作用）.P2A。
反馈作用 B.前馈作用 C。
正向作用 D。
反向作用2.闭环控制系统的主反馈取自（被控对象输出端）。
P3A.给定输入端B.干扰输入端 C。
控制器输出端 D。
系统输出端3。
闭环系统在其控制器和被控对象之间有（反向作用）。
P3A.反馈作用B.前馈作用 C。
正向作用 D.反向作用A。
输入量 B。
输出量 C。
反馈量 D。
干扰量4.自动控制系统的控制调节过程是以偏差消除(偏差的过程）。
P2-3A。
偏差的过程 B。
输入量的过程 C.干扰量的过程 D.稳态量的过程5.一般情况下开环控制系统是（稳定系统)。
P2A.不稳定系统B.稳定系统 C。
时域系统 D。
频域系统6.闭环控制系统除具有开环控制系统所有的环节外，还必须有（B)。
p5A.给定环节B.比较环节 C。
放大环节 D.执行环节7.闭环控制系统必须通过（C）。
p3A.输入量前馈参与控制 B。
干扰量前馈参与控制C。
输出量反馈到输入端参与控制 D。
输出量局部反馈参与控制8.随动系统要求系统的输出信号能跟随(C的变化)。
P6A。
反馈信号 B。
干扰信号 C。
输入信号 D。
模拟信号9。
若反馈信号与原系统输入信号的方向相反则为（负反馈）。
P3A。
局部反馈 B。
主反馈 C.正反馈 D.负反馈10．输出量对系统的控制作用没有影响的控制系统是（开环控制系统)。
P2A。
开环控制系统 B。
闭环控制系统 C.反馈控制系统 D.非线性控制系统11。
自动控制系统的反馈环节中一般具有（ B ）。
p5A。
.给定元件 B.检测元件 C．放大元件 D．执行元件12. 控制系统的稳态误差反映了系统的〔B 〕p8A. 快速性B.准确性C. 稳定性 D。
机械控制工程课后习题解答
机械控制工程基础答案提示第二章 系统的数学模型2-1 试求如图2-35所示机械系统的作用力)(t F 与位移)(t y 之间微分方程和传递函数。
)(t F )(t y f图2-35 题2-1图解：依题意：()()()()22d y t dy t a m F t f ky t dt b dt ⋅=⋅-⋅-故 ()()()()t F b at ky dt t dy f dt t y d m ⋅=+⋅+22 传递函数: ()()()kfs m s b as F s Y s G ++==22-2 对于如图2-36所示系统，试求出作用力F 1(t )到位移x 2(t )的传递函数。
其中，f 为粘性阻尼系数。
F 2(t )到位移x 1(t )的传递函数又是什么？m 2m 1k 1 f k 2F 1(t )F 2(t ) x 2(t )x 1(t )图2-36 题2-2图解：依题意：对1m ：()()()()212121111dt t x d m dt t dx dtt dx f t x k F =⎥⎦⎤⎢⎣⎡---对两边拉氏变换：()()()[]()s X s m s sX s sX f x k s F 12121111=---①对2m ：()()()()()222222212dt t x d m t x k dt t dx dt t dx f t F =-⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+ 对两边拉氏变换：()()()[]()()s X s m s x k s sx s sx f s F 22222212=--+②故： ()()()()()()()()⎩⎨⎧=+++-=-++S F s x k fs s m s fsx s F s fsx s x k fs s m 222221121121 故得：()()()()()()()()()()()()()()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-+++++++=-+++++++⋅=22221212212122222121222211fs k fs s m k fs s m k fs s m s F s fsF s x fs k fs s m k fs s m s fsF k fs s m s F s x 故求()t F 1到()t x 2的传递函数令：()02=s F()()()()()()()()()2122211122432121212211212x s fsG s F s m s fs k m s fs k fs fsm m s f m m s m k m k s f k k s k k ==++++-=+++++++求()t F 2到()t x 1的传递函数 令：()01=s F()()()()()()()()()1122221122432121212211212x s fsG s F s m s fs k m s fs k fs fsm m s f m m s m k m k s f k k s k k ==++++-=+++++++2-3 试求图2-37所示无源网络传递函数。
机械基础(第五版)教材及习题册参考答案
—－可编辑修改，可打印——别找了你想要的都有！精品教育资料——全册教案，，试卷，教学课件，教学设计等一站式服务——全力满足教学需求，真实规划教学环节最新全面教学资源，打造完美教学模式机械基础习题册（第五版）参考答案劳动社会保障出版社绪论一、选择题二、判断题三、填空题1．机械传动常用机构轴系零件液压与气动2．信息3．动力部分执行部分传动部分控制部分4．制造单元5．高副6．滚动轮接触凸轮接触齿轮接触7．滑动大低不能8．机械运动变换传递代替或减轻四、术语解释1．机器——是人们根据使用要求而设计的一种执行机械运动的装置，其用来变换或传递能量、物料与信息，以代替或减轻人类的体力劳动和脑力劳动。
2．机构——具有确定相对运动的构件的组合。
3．运动副——两构件直接接触而又能产生一定形式相对运动的可动连接。
4．机械传动装置——用来传递运动和动力的机械装置称为机械传动装置。
五、应用题1．答：2．答：零件：螺钉、起重吊钩、缝纫机踏板、曲轴、构件：自行车链条机构：台虎钳、水泵、机器：车床、洗衣机、齿轮减速器、蒸汽机、3.答：动力部分：发动机传动部分：离合器、变速箱、传动轴、执行部分：车轮控制部分：方向盘、排挡杆、刹车、油门*4．答：略第一章带传动一、选择题二、判断题三、填空题1. 主动轮从动轮挠性带2. 摩擦型啮合型3. 摩擦力运动动力。
4. 打滑薄弱零件安全保护5. 无两侧面不接触。
6. 帘布芯绳芯包布顶胶抗拉体底胶7．Y、Z、A、B、C、D、E8．几何尺寸标记。
9．型号基准长度标准编号10．实心式腹板式孔板式轮辐式11．平行重合12．调整中心距安装张紧轮13．弧形凹形变直摩擦力传动能力14．SPZ SPA SPB SPC15.型号基准长度16．啮合带传动齿轮传动17．单面带双面带节距18. 仪表、仪器、机床、汽车、轻纺机械、石油机械 四、术语（标记）解释1．机构传动比-----机构中输入角速度与输出角速度的比值。
2．V 带中性层-----当V 带绕带轮弯曲时，其长度和宽度均保持不变的层面称为中性层。
《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。
机械控制工程基础课后答案-董玉红、徐莉萍主编25239
1-1机械工程控制论的研究对象与任务是什么?解机械工程控制论实质上是研究机械一r_程技术中广义系统的动力学问题。
具体地讲，机械工程控制论是研究机械工程广义系统在一定的外界条件作用下，从系统的一定初始条件出发，所经历的由内部的固有特性所决定的整个动态历程;研究这一系统及其输入、输出二者之间的动态关系。
机械工程控制论的任务可以分为以下五个方面:(1)当已知系统和输人时，求出系统的输出(响应)，即系统分析。
(2)当已知系统和系统的理想输出，设计输入，即最优控制。
(3)当已知输入和理想输出，设计系统，即最优设计。
(4)当系统的输人和输出己知，求系统的结构与参数，即系统辨识。
(5)输出已知，确定系统，以识别输入或输入中的有关信息，即滤波与预测。
1.2 什么是反馈?什么是外反馈和内反馈?所谓反馈是指将系统的输出全部或部分地返送回系统的输入端，并与输人信号共同作用于系统的过程，称为反馈或信息反馈。
所谓外反馈是指人们利用反馈控制原理在机械系统或过程中加上一个人为的反馈，构成一个自动控制系统。
所谓内反馈是指许多机械系统或过程中存在的相互藕合作用，形成非人为的“内在”反馈，从而构成一个闭环系统。
1.3 反馈控制的概念是什么?为什么要进行反馈控制?所谓反馈控制就是利用反馈信号对系统进行控制。
在实际中，控制系统可能会受到各种无法预计的干扰。
为了提高控制系统的精度，增强系统抗干扰能力，人们必须利用反馈原理对系统进行控制，以实现控制系统的任务。
1.4闭环控制系统的基本工作原理是什么?闭环控制系统的基本工作原理如下:(1)检测被控制量或输出量的实际值;(2)将实际值与给定值进行比较得出偏差值;(3)用偏差值产生控制调节作用去消除偏差。
这种基于反馈原理，通过检测偏差再纠正偏差的系统称为闭环控制系统。
通常闭环控制系统至少具备测量、比较和执行三个基本功能。
1.5对控制系统的基本要求是什么?对控制系统的基本要求是稳定性、准确性和快速性。
机械控制工程基础习题答案
机械控制工程基础习题答案机械控制工程是一门涉及机械系统控制的学科，它主要研究如何设计和实现机械系统的自动化控制。
在学习机械控制工程的过程中，习题是不可或缺的一部分，它可以帮助我们巩固所学的知识，并提高解决实际问题的能力。
下面，我将为大家提供一些机械控制工程基础习题的答案，希望对大家的学习有所帮助。
1. 什么是机械控制系统？机械控制系统是由传感器、执行器、控制器和反馈环路组成的系统，它能够对机械系统进行自动化控制。
传感器用于感知机械系统的状态，执行器用于执行控制信号，控制器根据传感器的反馈信号对执行器进行控制，从而实现对机械系统的控制。
2. 什么是闭环控制系统？闭环控制系统是一种通过反馈信号来调整控制器输出的控制系统。
它通过比较实际输出与期望输出之间的差异，并根据差异的大小来调整控制器的输出，从而使实际输出逐渐接近期望输出。
3. 什么是开环控制系统？开环控制系统是一种没有反馈信号的控制系统。
它只根据输入信号来决定控制器的输出，而不考虑实际输出与期望输出之间的差异。
开环控制系统的输出结果受到外部干扰和系统参数变化的影响较大。
4. 什么是传感器？传感器是一种能够感知环境或物体特定参数的装置。
在机械控制系统中，传感器用于感知机械系统的状态，如位置、速度、力等，并将感知到的信息转化为电信号，供控制器使用。
5. 什么是执行器？执行器是一种能够执行控制信号的装置。
在机械控制系统中，执行器用于根据控制器的输出信号来执行相应的动作，如控制电机的转速、控制阀门的开关等。
6. 什么是PID控制器？PID控制器是一种常用的控制器，它根据误差、误差变化率和误差积分来调整控制器的输出。
PID控制器通过比较实际输出与期望输出之间的差异，并根据差异的大小来调整控制器的输出，使实际输出逐渐接近期望输出。
7. 什么是控制系统的稳定性？控制系统的稳定性是指在一定的输入条件下，系统的输出能够有限地保持在某个范围内，不会出现无限增长或发散的现象。
机械控制工程基础习题集
《机械控制工程基础》习题及解答目录第１章绪论第２章控制系统的数学模型第３章控制系统的时域分析第４章控制系统的频域分析第５章控制系统的性能分析第６章控制系统的综合校正第７章模拟考试题型及分值分布第1章绪论一、选择填空题1.开环控制系统在其控制器和被控对象间只有（正向作用）。
P2A.反馈作用B.前馈作用C.正向作用D.反向作用2.闭环控制系统的主反馈取自（被控对象输出端）。
P3A.给定输入端B.干扰输入端C.控制器输出端D.系统输出端3.闭环系统在其控制器和被控对象之间有（反向作用）。
P3A.反馈作用B.前馈作用C.正向作用D.反向作用A.输入量B.输出量C.反馈量D.干扰量4.自动控制系统的控制调节过程是以偏差消除（偏差的过程）。
P2-3A.偏差的过程B.输入量的过程C.干扰量的过程D.稳态量的过程5.一般情况下开环控制系统是（稳定系统）。
P2A.不稳定系统B.稳定系统C.时域系统D.频域系统6.闭环控制系统除具有开环控制系统所有的环节外，还必须有(B)。
p5A.给定环节B.比较环节C.放大环节D.执行环节7.闭环控制系统必须通过（C）。
p3A.输入量前馈参与控制B.干扰量前馈参与控制C.输出量反馈到输入端参与控制D.输出量局部反馈参与控制8.随动系统要求系统的输出信号能跟随（C的变化）。
P6A.反馈信号B.干扰信号C.输入信号D.模拟信号9.若反馈信号与原系统输入信号的方向相反则为（负反馈）。
P3A.局部反馈B.主反馈C.正反馈D.负反馈10．输出量对系统的控制作用没有影响的控制系统是（开环控制系统）。
P2A.开环控制系统B.闭环控制系统C.反馈控制系统D.非线性控制系统11.自动控制系统的反馈环节中一般具有（ B ）。
p5A..给定元件B.检测元件 C．放大元件 D．执行元件12. 控制系统的稳态误差反映了系统的〔 B 〕p8A. 快速性B.准确性C. 稳定性D.动态性13.输出量对系统的控制作用有直接影响的系统是（ B ）p3A.开环控制系统B.闭环控制系统C.线性控制系统D.非线性控制系统14.通过动态调节达到稳定后，被控量与期望值一致的控制系统为（无差系统）。
祝守新邢英杰韩连英《机械工程控制基础》习题解答
祝守新邢英杰韩连英《机械工程控制基础》习题解答机械控制工程基础答案提示第二章系统的数学模型2-1试求如图2-35所示机械系统的作用力F(t)与位移y(t)之间微分方程和传递函数。
F(t)图2-35题2-1图解：依题意：d2ytadytmFtfkytdt2bdtd2ytdytafkytFt故m2dtbdtY传递函数:G2Fmfk2-2对于如图2-36所示系统，试求出作用力F1(t)到位移某2(t)的传递函数。
其中，f为粘性阻尼系数。
F2(t)到位移某1(t)的传递函数又是什么？图2-36题2-2图解：依题意：d2某1td某1td某2t对m1：F1k1某1tfm12dtdtdt对两边拉氏变换：F1k1某1f某1某2m12某1①d2某2td某1td某2t对m2：F2tfk2某2tm2dt2dtdt对两边拉氏变换：F2f某1某2k2某2m22某2②m12fk1某1f某2F1故：2f某1m2fk2某2F2SF1m22fk2fF2某12m12fk1m22fk2f故得：2fF1F2m1fk2某2222mfkmfkf1122故求F1t到某2t的传递函数令：F20某2fG1F1m12fk1m22fk2f2fm1m24fm1m23m1k2m2k12fk1k2k1k2求F2t到某1t的传递函数令：F10某1fG1F2m12fk1m22fk2f22-3试求图2-37所示无源网络传递函数。
fm1m24fm1m23m1k2m2k12fk1k2k1k2o图2-37题2-3图解（a）系统微分方程为i1tdti2tR1Cuii2tR1itR2u0itR2iti1ti2t拉氏变换得I1R1I2CUiI2R1I1R2U0I1R2II1I2R2R1C1U0R2CR11R1R2消去中间变量I1,I2,I得：GR1R2UiR1R2CR11C1R1R2（b）设各支路电流如图所示。
系统微分方程为uitR1i3tu0tR1i3tL11234di2tdtu0ti4tdtC2di5tdtu0tR2i6tu0tL25i2ti3ti4ti5ti6t6由（1）得：UiR1I3Uo由（2）得：R1I3L1I2由（3）得：Uo i4C2由（4）得：UoL2I5由（5）得：UoR2I6由（6）得：I2I3I4I5I6故消去中间变量I1,I2,I3,I4,I5,I6得：L2L1UL1o1L2R1UiL1L2LC2L1L2R1R2L2112L1L2R1R22-4证明Lcot22证明：设ftcot由微分定理有Ld2ft2Ff0f(1)0dt2由于f0co01，f0in00，d2ftdt22cot将式（2）各项带入式（1）中得L2cot2F即2F2F整理得F222-5求f(t)122t的拉氏变换。
机械控制工程基础试题及答案5
一、 填空题(每空1分，共20分)1. 传递函数的定义是对于线性定常系统,在初始条件为零的条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。
2. 瞬态响应是系统受到外加作用激励后，从初始状态到最终或稳定状态的响应过程。
3. 判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为负实根或负实部的复数根，即系统的特征根必须全部在复平面的左半平面是系统稳定的充要条件。
4. I 型系统G s Ks s ()()=+2在单位阶跃输入下，稳态误差为 0 ，在单位加速度输入下，稳态误差为 ∞ 。
5. 频率响应是系统对正弦输入稳态响应，频率特性包括幅频和相频两种特性。
6. 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，这样的系统是(渐进)稳定的系统。
7. 传递函数的组成与输入、输出信号无关，仅仅决定于系统本身的结构和参数，并且只适于零初始条件下的线性定常系统。
8. 系统的稳态误差与输入信号的形式及系统的结构和参数或系统的开环传递函数有关。
9. 如果在系统中只有离散信号而没有连续信号，则称此系统为离散(数字)控制系统，其输入、输出关系常用差分方程来描述。
10. 反馈控制系统开环对数幅频特性三频段的划分是以ωc （截止频率）附近的区段为中频段，该段着重反映系统阶跃响应的稳定性和快速性；而低频段主要表明系统的稳态性能。
11. 对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：稳定性、快速 性和精确或准确性。
二．设有一个系统如图1所示，k 1=1000N/m, k 2=2000N/m, D=10N/(m/s)，当系统受到输入信号t t x i sin 5)(= 的作用时，试求系统的稳态输出)(t x o 。
(15分)ix ox K K D解：()()()1015.001.021211+=++=s sk k Ds k k Ds k s X s X i o 然后通过频率特性求出 ()()14.89sin 025.0+=t t x o三．一个未知传递函数的被控系统，构成单位反馈闭环。
机械控制工程基础课后答案
机械控制工程基础课后答案(廉自生)(同名43)(总34页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--2-1什么是线性系统其最重要特性是什么答：如果系统的数学模型是线性的，这种系统就叫做线性系统。
线性系统最重要的特性，是适用于叠加原理。
叠加原理说明，两个不同的作用函数（输入），同时作用于系统所产生的响应（输出），等于两个作用函数单独作用的响应之和因此，线性系统对几个输入量同时作用而产生的响应，可以一个一个地处理，然后对它们的响应结果进行叠加。
2-2 分别求出图（题2-2）所示各系统的微分方程。
)()(t f t y km(a ))(t y )(t f 21k k m(b )c c 12m x x i o(c )1k 2k oix x c(d )ioc(e )解：)(a )()()(t f t ky t y m =+ )(b )()()()(21t f t y k k t y m =++⋅⋅⋅⋅+=-02010))((x c x m c x xc i 212110)()()()(K K s K K c csK s X s X d i ++= 02010)())((x K c x xK x x e i i =-+-⋅⋅2-3 求图（题2-3）所示的传递函数，并写出两系统的无阻尼固有频率nω及阻尼比ξ的表达式。
x ix ockm(a )Cu u oiLR(b )解：图)(a 有：mk s m c s m k s G ++=2)( m kn =ω mk C 2=ξ图)(b 有：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=++=⎰⎰idt C V idt C R L V i i i 110∴ LCs L R s LC s G 11)(2++=LC n 1=ω L C R 2=ξ 2-4 求图（题2-4）所示机械系统的传递函数。
图中M 为输入转矩，m C 为圆周阻尼，J 为转动惯量。
（应注意消去θθ ,及θ） x题2-4解：由已知可知输入量M 与输出量θ之间的关系为：M k C J m =++θθθ经拉氏变换后为：)()()(2s M k s s C s Js m =++θθθ∴ 222222/11)()()(nn n m m s Jk s J C s J k s C Js s M s s G ωξωωθ++=++=++==其中，J kn =ω JkC m 2=ξ2-5 已知滑阀节流口流量方程式为)/2(v ρωp x c Q =，式中，Q 为通过节流阀流口的流量；p 为节流阀流口的前后油压差；v x 为节流阀的位移量；c 为流量系数；ω为节流口面积梯度；ρ为油密度。
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第三节电气系统的数学模型
1.阻容感网络系统
图20
由基尔霍夫第一定律（封闭系统）
Ui(t)-UR(t)-Uc(t)-UL(t)=0
Ui(t)-Ri(t)- -L =0
=L +R + 二阶微分方程
2．放大器网络系统
图21
1）比例运算放大器
由 ij(t)=0
i1(t)=i2(t)+i3(t)
3．斜坡函数（恒速信号）
x(t)=At t≥0
x(t)=0 t＜0
图10
在研究飞机系统时，常用恒速信号作为外作用来评价过渡过程。
4．恒加速信号
x(t)=At2/2 t≥0
x(t)=0 t＜0
图11
在研究卫星、航天技术的系统时，常用恒加速信号作为外作用来评价过渡过程。
5．正弦函数（谐波函数、谐和信号）
当xi(t)为任意函数时，可划分为n个具有强度Aj的脉冲函数的叠加，即
图25-2
图25-3
Xi（t）=
其中Aj=xi（jδt）. Δt =面积=强度
在某一个脉冲函数Ajδ(t-jδt)作用下，响应为Ajh(t-jδt)。
系统有n个脉冲函数，则响应为：
xo(t)= =
当n 时， ，nδt ，j. δt=τ，δt=dτ
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
机械控制工程基础习题集
《机械控制工程基础》习题及解答目录第１章绪论第２章控制系统的数学模型第３章控制系统的时域分析第４章控制系统的频域分析第５章控制系统的性能分析第６章控制系统的综合校正第７章模拟考试题型及分值分布第1章绪论一、选择填空题1.开环控制系统在其控制器和被控对象间只有（正向作用）。
P2A.反馈作用B.前馈作用C.正向作用D.反向作用2.闭环控制系统的主反馈取自（被控对象输出端）。
P3A.给定输入端B.干扰输入端C.控制器输出端D.系统输出端3.闭环系统在其控制器和被控对象之间有（反向作用）。
P3A.反馈作用B.前馈作用C.正向作用D.反向作用A.输入量B.输出量C.反馈量D.干扰量4.自动控制系统的控制调节过程是以偏差消除（偏差的过程）。
P2-3A.偏差的过程B.输入量的过程C.干扰量的过程D.稳态量的过程5.一般情况下开环控制系统是（稳定系统）。
P2A.不稳定系统B.稳定系统C.时域系统D.频域系统6.闭环控制系统除具有开环控制系统所有的环节外，还必须有(B)。
p5A.给定环节B.比较环节C.放大环节D.执行环节7.闭环控制系统必须通过（C）。
p3A.输入量前馈参与控制B.干扰量前馈参与控制C.输出量反馈到输入端参与控制D.输出量局部反馈参与控制8.随动系统要求系统的输出信号能跟随（C的变化）。
P6A.反馈信号B.干扰信号C.输入信号D.模拟信号9.若反馈信号与原系统输入信号的方向相反则为（负反馈）。
P3A.局部反馈B.主反馈C.正反馈D.负反馈10．输出量对系统的控制作用没有影响的控制系统是（开环控制系统）。
P2A.开环控制系统B.闭环控制系统C.反馈控制系统D.非线性控制系统11.自动控制系统的反馈环节中一般具有（ B ）。
p5A..给定元件B.检测元件 C．放大元件 D．执行元件12. 控制系统的稳态误差反映了系统的〔 B 〕p8A. 快速性B.准确性C. 稳定性D.动态性13.输出量对系统的控制作用有直接影响的系统是（ B ）p3A.开环控制系统B.闭环控制系统C.线性控制系统D.非线性控制系统14.通过动态调节达到稳定后，被控量与期望值一致的控制系统为（无差系统）。
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即
0 . 025 s 0 . 35 s
3 2
s K 0
其各阶系数为
a 3 0 . 025 , a 2 0 . 35 , a 1 1, a 0 K
根据胡尔维兹判据条件 （1） a i 0 ，即要求 K 0 （2）只需检查 2 0 ，即
2 a2 a3 a0 a1 a 2 a 1 a 3 a 0 0 . 35 0 . 025 K 0
Y (s) X (s) G (s) 1 G (s) K s 3s 2 s K
3 2
特征方程式为
s 3s 2 s K 0
3 2
劳斯阵列为
s s s s
3 2 1
1 3 6K 3 K
2 K
0
由稳定条件得
K 0 6 K 0 3
因此 K 的稳定范围为
G s K s 0 . 1 s 1 0 . 25 s 1
利用胡尔维兹判据求使系统稳定的 K 值范围。 分析与提示：利用胡尔维兹判据，其各阶系数均大于零，计算子行列式，反求出 K 的范 围。 答案：系统的闭环特征方程为
s 0 . 1 s 1 0 . 25 s 1 K 0
G ( jw ) 50 ( j 0 . 6 w 1) ( jw ) ( 4 jw 1)
50 w
2 2 2
2
50 j 30 w j4w w
Hale Waihona Puke 3 2 50 120 w w 16 w
2
2 4
j
170 w w 16 w
2 4
其中 G ( jw )
30 w 4(w )
B． G B ( s ) 的极点与 F ( s ) 1 G K ( s ) 的零点相同 C． G B ( s ) 的极点与 F ( s ) 1 G K ( s ) 的极点相同 D． G B ( s ) 的零点与 F ( s ) 1 G K ( s ) 的极点相同 分 析 与 提 示 ： 三 者 关 系 为 G B (s)
G ( jw ) 1 ( jw )( 0 . 1 jw 1) 0 .1 0 . 01
2
1 s (1 0 . 1 s )
，试由 Nyquist 图判断闭环
1
j
1 w ( 0 . 01 w
2
1)
其中 G ( jw )
u (w)
1 0 . 01 w
2
,
1
2
G ( jw ) / 2 arctan 0 . 1 w
G K s 1 G K s G K s F s
， 故 G B (s) 的 极 点 与
F ( s ) 1 G K ( s ) 的零点相同。
答案： B 习题三 题型：选择题 题目：关于开环传递函数 G K ( s ) 、闭环传递函数 G B ( s ) 和辅助函数 F ( s ) 1 G K ( s ) ， 三者之间的关系是【 】
0 .1 0 . 01 1
o
,
v(w)
1
( 0 . 01 w
2
1)
当 w=0 时， G ( jw ) ， G ( jw ) -90 ， u ( w ) 0 . 1 , v ( w ) 当 w 时， G ( jw ) 0 , G ( jw ) -180o , Nyquist 图为： Im -0.1
分析与提示： G K ( s ) 绕（-1，j0）点的圈数就是 F ( s ) 1 G K ( s ) 绕原点的圈数。 答案： C 习题四
题型：综合题 题目：单位负反馈系统的开环传递函数为 G ( s ) 系统的稳定性。 分析与提示：首先由频率特性绘制 Nyquist 图，再由 Nyquist 图判断闭环系统的稳定 性。 答案：系统频率特性为：
0 K 6
习题三 题型：综合题 题目：设单位反馈系统的开环传递函数为
G (s)
K s s s 1 1 3 6
若要求闭环特征方程式的根的实部均小于-1，问 K 值应取在什么范围。 分析与提示： 令 u=s+1， 则原闭环特征方程式的根的实部均小于-1 对应为关于 u 的特征 方程的根的实部均小于 0（即系统稳定） ；同习题二。 答案：其单位反馈系统的闭环传递函数为
1
3
5
2
4
0
5
0
5 由于劳斯表的第一列系数有两次变号，故该系统不稳定。 习题二 题型：综合题 题目：设单位反馈控制系统的开环传递函数为
G (s) K s ( s 1)( s 2 )
试确定 K 值的闭环稳定范围。 分析与提示：首先得到系统闭环传递函数，从而得到闭环特征方程，根据劳斯（Routh） 判据，计算劳斯阵列。 答案：其单位反馈系统的闭环传递函数为
分析与提示： 系统稳定的充要条件是特征方程系数所组成的劳斯阵列第一列元素符号一
题型：填空题 题目： 当ω从 0 到＋∞变化时， 开环传递函数的 Nyquist 轨迹 包围 点 的圈数 N 与其的右极点数 P 具有 关系时，则闭环系统稳定，否则闭环系统不稳定。 分析与提示：根据劳斯（Routh）判据，计算劳斯阵列。 答案：逆时针、(-1，j0)、N=P/2 习题二 题型：选择题 题目：关于开环传递函数 G K ( s ) 、闭环传递函数 G B ( s ) 和辅助函数 F ( s ) 1 G K ( s ) ， 三者之间的关系是【 A．三者的零点相同 】
习题一 题型：选择题 题目：关于系统稳定的说法错误的是【 A．线性系统稳定性与输入无关 B．线性系统稳定性与系统初始状态无关 C．非线性系统稳定性与系统初始状态无关 D．非线性系统稳定性与系统初始状态有关 分析与提示：线性系统稳定性与输入无关；非线性系统稳定性与系统初始状态有关。 答案： C 习题二 题型：填空题 题目：判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为 或为具有负实 部的复数，即系统的特征根必须全部在 是系统稳定的充要条件。 分析与提示： 判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为负实数或为具有负实 部的复数，即系统的特征根必须全部在复平面的左半平面是系统稳定的充要条件。 答案：负实数、复平面的左半平面 习题三 题型：选择题 题目：一个线性系统稳定与否取决于【 A．系统的结构和参数 B．系统的输入 C．系统的干扰 D．系统的初始状态 分析与提示：线性系统稳定与否取决于系统本身的结构和参数。 答案： A 习题四 题型：填空题 题目：若系统在 的影响下，响应随着时间的推移，逐渐衰减并回到平衡位置， 】 】
3
2 2
,
G ( jw ) arctan 0 . 6 w arctan 4 w
u (w)
50 120 w w
2
2 4
16 w
, v(w)
170 w w
2
16 w
4
当 w=0 时， G ( jw ) ， G ( jw ) -180o ， u ( w ) , v ( w )
o 当 w 时， G ( jw ) 0 , G ( jw ) -180 ,
u (w) 0 , v(w) 0
Nyquist 图为：
Im
w
Re
系统含积分环节 2 个，作辅助线如图，开环右极点 P=0，包围（-1，j0）点 N=-1， 故 N≠P/2，系统不稳定。 习题一 题型：多项选择题 题目：极坐标图与波德图之间对应关系 A、极坐标图上的实轴对应于波德图上的-180°线 B、极坐标图上的负实轴对应于波德图上的-180°线 C、极坐标图上的正实轴对应于波德图上的-180°线 D、极坐标图上的单位圆对应于波德图上的 0 分贝线 E、极坐标图上的（-1，j0）点对应于波德图上的 0 分贝线 分析与提示：极坐标图上的负实轴对应于波德图上的-180°线；极坐标图上的单位圆对 应于波德图上的 0 分贝线。 答案： B、D 习题二 题型：填空题 题目：Bode 图稳定判据为：系统稳定的充要条件是在 Bode 图的 的范围内，开环 对数相频特性曲线 在 上正负穿越次数之差等于开环右极点数的 。 分析与提示：系统稳定的充要条件：在 Bode 图的 L()>0dB 的范围内，开环对数相频 特性曲线 在-180 线上正负穿越次数之差等于 P/2。（P 为开环右极点数）
a 4 2 , a 3 1, a 2 3 , a 1 5 , a 0 10
均为正值。 （2）
1 a3 1 0
2
a3 a4
a1 a2
a 3 a 2 a 4 a1 7 0
不满足胡尔维兹行列式全部为正的条件，所以系统不稳定 习题四 题型：计算题 题目：单位反馈系统的开环传递函数为
解得
K 14
结合（1） ， （2） ，要保证系统稳定，要求 0 K 14 习题五 题型：填空题 题 目 ： 胡尔维兹判 据不 仅可 以判 断系 统是 否稳 定， 还可 以根 据稳 定性 条件 ，确 定 。 分析与提示：胡尔维兹判据不仅可以判断系统是否稳定，还可以根据稳定性条件，确定 系统参数的允许范围。 答案：系统参数的允许范围 习题一 题型：综合题 题目：设系统特征方程为 s4 + 2s3 + 3s2 + 4s + 5 = 0 试用劳斯稳定判据判别该系统的稳定性。 分析与提示：根据劳斯（Routh）判据，计算劳斯阵列。 答案：该系统劳斯表为
K s s s 1 1 Y (s) G (s) 3 6 K X (s) 1 G (s) 1 s s s 1 1 3 6
特征方程式为
s 9s
3 2
18 s 18 K 0