机械工程控制基础(第四版)杨叔子 华中科技大学课后习题答案
《机械工程控制基础》课后答案教学内容
《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。
机械工程控制基础(第四版)杨叔子华中科技大学课后习题答案
图2)nt'y (t) + ky{t) = f{t)(2〉对图(b)所示系统,由牛顿定律有/(/) - k^yuy = niy (t)1/英山b —円2 fny (/) +y(f) - /(£)2.3图(題2・3)中三图分别表示了三个机械系统"求岀宜fi 各自的傲分方程，图中刀表示轴人位移山。
表示堆出位移，假设输出«无员载效应。
ffl (题2・3) 解(!)对E<a)S 示系统，由牛«定律有5(A — 厶〉一(2人=汛人w 人 +(G 十 G)九=fiJr,(2)对图(b)所示系统，引人一中闻变量，并由牛顿定律有 f 3 —才)為—c(z — •=)[r(r — ij =叭vf/)/⑴rrrj其中W TTWnOTTWTTl2)丿丿丿”””丿丿切 9jjijijjbwjjile)■To消除中间变抢fl"人-T 1〕上& *知4儿=（3）0W所示系统，山牛顿定律有＜6—竝）-上匕广矢）-耘心即uh 卜很rM?〉」:、=£d*/：]r2・4求出图（题2・仍所示电网络的馥分方程•Ri GG 二«nfT(b)剧（题2・4）解（】）对®（a）所示系统.设"为黴过&的电流』为恵电K,则有覘=曲+ +!I ”1—%=消除中间变量Jf化简有「-•丄门.血，（、「 15坨叫 +（1 + 矿'*■ 7^丿％ *不p%/V| （-•'，V£/\|二C]&“i + 命 + 学应± p^a,代1 （: 1,決1（2）对图（b）所示系统,设£为电流，則有涓除中间变董，井化饒有｛R T R?）% +（7r-t-p）Kc=i?cW,-Hp-u, tq L 2 （丿22.5求图（题2.5）所示机械系统的微分方程。
图中M为箱入转拒,G为0周S尼J为转动«lc解设系统絵入为肘（即輸出为必郎加））,分别对画盘和质块进行动力学分析,列写动力学方g如下：图(6 2.5)f — X)= mi r C3涓除中间变即可得到系统动力学方s加严 + (mC… + 山)0 +〔用加 + C M * 畑 + cjb=wM+ O V T KMZ6已知系统的动力学方程如下，试写出它们的传递函数y(5)//e(s),(a)> + 15$+ 60y+ 5Q0y = r + Zr(b)5>-r 25,= fl. 5r(i)J+255^W0. 5尸■(d) y+ 3)+ 6y + 4 据上=4r解根据传递瓯数的定文，求系统的传递函数，只需烙其动力学方程两边分别$零初始条件下进行拉氏变换•然后求yG”RG)。
机械工程控制基础课后答案华科版
机械工程控制基础课后答案华科版在机械工程领域，《机械工程控制基础》是一门至关重要的课程，它为我们理解和设计机械系统的性能提供了坚实的理论基础。
而华科版的教材更是以其严谨的体系和丰富的内容备受青睐。
然而，课后习题的解答往往让许多同学感到困扰。
接下来，让我们一同深入探讨这门课程的课后答案。
首先，我们来谈谈第一章的内容。
这部分主要是关于控制系统的基本概念，比如什么是开环系统和闭环系统，它们各自的特点是什么。
对于课后的习题，我们需要明确系统的输入、输出以及传递函数的概念。
以一道典型的题目为例：已知一个机械系统的运动方程，要求求出其传递函数。
我们首先要对运动方程进行拉普拉斯变换，然后整理出输入量和输出量之间的关系，最终得出传递函数。
第二章的重点是控制系统的数学模型。
在这一章中，我们学习了如何用微分方程、传递函数和方框图来描述控制系统。
课后习题中经常会出现让我们根据系统的物理结构建立数学模型的问题。
比如说，一个由弹簧、阻尼器和质量块组成的机械振动系统，我们需要根据牛顿第二定律列出微分方程，再转化为传递函数。
这就要求我们对物理原理有清晰的理解，并且能够熟练运用数学工具进行推导。
第三章涉及控制系统的时域分析。
这是分析系统性能的重要手段之一。
通过求解系统的时域响应，我们可以了解系统的稳定性、快速性和准确性。
在课后习题中，经常会给出系统的传递函数，要求我们计算系统的上升时间、峰值时间、调节时间和超调量等性能指标。
解题的关键在于正确求出系统的单位阶跃响应，然后根据性能指标的定义进行计算。
第四章是关于控制系统的频域分析。
频域分析为我们提供了另一种观察和理解系统性能的视角。
通过绘制系统的波特图，我们可以直观地看出系统的频率特性。
课后习题中会让我们根据给定的系统传递函数绘制波特图，并分析系统的稳定性和带宽等。
这需要我们掌握波特图的绘制方法和频率特性的分析技巧。
第五章探讨的是系统的稳定性。
稳定性是控制系统能够正常工作的前提条件。
《机械工程控制基础》课后题答案解析
机械工程控制基础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。
《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。
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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
X(t)=0
其它
X(t)
一 AT
0
t
图8
脉冲函数的强度为 A，即图形面积。 单位脉冲函数（δ 函数）定义为 δ(t)= d 1(t)
dt
性质有: δ(t)=0 t≠0
δ(t)=∞ t＝0
且
(t)dt = 1
−
5
X(t)
δ(t)
0
t
图9
强度为 A 的脉冲函数 x(t)也可写为 x(
t)=Aδ(t) 必须指出，脉冲函数 δ(t)在现实中是不存在的，它只有数学上的意
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
1
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
杨叔子机械工程控制基础习题完全版
忧）作用下，从系统的…罡笊初始状态出憊,所经历的山其内部的固有特性I 即曲灵统的结松与参 数所决定的特性）所决定的整个动态历积研究这一系统厘其输入、输出二音之闾的动卞关系.从系统、端人、输出三者之间的吳系出发，Ift 据已知条住与求解问題的不同•机械工程控制 论的任务可以分为以下五方匱；（1）已知系统、输人•求系统的啬出，即系统分析问题；4）已知系统利系统的浬想输出，设计箍人即最吮控制问题；（3）已知箸人和理想输出，设计系统’即最光设计何题！衲）输出已知，确定系统•以说别输入或输人中的有艾信息，此即滤敢写预洌呵題；（5）薪统的输入和爺击已知?求系统的结科与参数I 即亲统辨讥问题。
12什么是内反锻？为什么说内反馈見使机枝系统纷毀复杂的主要原因？解 内反愦04系统内存在着的各科白然形成的反恨"它主婆山系貌内部各个元畫之间的 相互耦合而形成「内反01反映系址内即各参数之间的内在联系，其存崔対系统的动态符性有非當敏 ■■取的机枕系统存在的内文饶情况千差万别、错球复杂，因北便得机恤系绞给繁复熱13试分析如團（題1.3."所示裏统的内反惯情况，®C8Llb］系鋭的方堆图解 分别对期，牝进行受力分析，并艸写具功力学方樺 由⑴有由⑵有若Slf （t ）为系统的轴人山心）为系竦的榆出•则系统的动力学方程可用图I 题1.34）所 示的方框图表示。
显熊，该系统存在内E®,14试分析所示机械加工过程的内反礙情况口解 当刀具以名文进综畫3•逝存切亂时，在切粧垃屋中产生切削力爲，而使机氐-工件泵坯发 牛变形fiity,城少了刀具的实咏进给心兜时&=J -I ,进而殳彫响到切削力的变化•如此循环，傅图（顿L 3.叫込；怎（心一耳）=f ⑴ 叫工I+ ^2（r l — j-j ）十站航 =0，具有一些动态特性’苴过程可用（5（题1. £ h〕斯示的方框图芸示匚图（题】rj） awaw的方軽图1・5卄么是外反债？为什么要进冇反愤控制？解外反馈是指人们为了迖到〜定的目的，有意加人的环控制召统的工菲是基于系统的实际输岀上j参考植人间的働姜之上的。