哈工大机电系统控制第三章答案
控制工程基础第三章参考答案
控制工程基础第三章参考答案1. 请问什么是系统的时滞？系统的时滞是指系统输入与响应之间的时间延迟。
在许多实际的控制系统中，输出变量的改变并不立即反映在系统的输入上，而是有一定的延迟。
这种延迟就是系统的时滞。
2. 请简述控制系统的稳态误差。
控制系统的稳态误差是指在稳态下，输出与期望值之间的差别。
稳态误差可以分为零稳态误差和非零稳态误差。
零稳态误差是指当输入值为常数时，输出值与期望值之间的差别；非零稳态误差是指当输入值为非常数时，输出值与期望值之间的差别。
3. 请解释积分环节在控制系统中的作用。
积分环节在控制系统中的作用是消除稳态误差，尤其对于常量输入的情况。
当系统存在零稳态误差时，引入积分环节可以通过积累误差信号来逐渐减小误差，以达到稳定的目标。
积分环节还可以提高系统的灵敏度，增强系统的抗干扰能力。
4. 请简要说明先行环节的作用。
先行环节是在系统前面加入的一个环节，其作用是预先对输入信号进行处理，以改善系统的性能。
常见的先行环节包括微分环节和预估环节。
微分环节可以提高系统的动态响应速度，并减小系统超调量；预估环节可以通过估计未来的输入值来增强系统的鲁棒性。
5. 请解释滞后环节在控制系统中的作用。
滞后环节在控制系统中的作用是补偿相位滞后，改善系统的相位特性。
它可以有效提高系统的稳定性和抗干扰能力，减小系统的超调量和震荡现象。
滞后环节常用于降低系统的低频增益，使系统在低频段的响应更加平滑和稳定。
6. 什么是校正环节？请简要说明其作用。
校正环节是指在控制系统中用于校正输出与期望值之间差别的环节。
它通过调整系统的增益、相位和延迟等参数，使得系统的输出能够与期望值更加接近。
校正环节起到了提高系统性能、降低误差和稳定系统的作用。
7. 请解释反馈控制在控制系统中的作用。
反馈控制是一种常见的控制策略，它根据系统的输出信号与期望值之间的差别，调整系统的输入信号，以实现期望的控制目标。
反馈控制可以有效补偿系统的非线性特性、时滞和干扰等因素，提高系统的稳定性和鲁棒性。
机械控制系统工程课后习题解答
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 dtt y d m ⋅=+⋅+22 传递函数: ()()()kfs ms 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。
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。
哈工大自动控制原理03秋试题及答案
哈工大自动控制原理03秋试题及答案1自动控制原理试题(A)及答案 2003春一．R-L-C 四网络如图所示，设信号源内阻为零，试绘制关于输入电压)(t u i ，输出电阻2R 两端压)(0t u 的结构图及求传递函数。
答：12122122)()(R s L R CR s CLR CLRsCLR ++++二. 已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为)1()(0+=Ts s K s G 试选择参数K 和T 的值以同时满足下列两组指标。
（1）当t t r =)( 时，系统稳态误差%2≤ss e ；（2）当)(1)(t t r =时，系统的动态性能指标为%20≤σ，s t s 1.0≤（取%5±误差带）答：456.0≥ξ，30≥n ξω，T=0.016s ，K=60>50，三．控制系统的方块图如下，如系统以s /rad 5=ω的角频率等幅振荡，试确定此时的K 和τ的数值。
答案: K=10, 2.0=τ四．控制系统框图如下试绘制以τ为变量的根轨迹图。
)11.0(100)(1.0+=-s s es G s2现有三种串联校正装置均为最小相位的，它们对数幅频特性渐近线如下图，求解（1）若要使系统的稳态误差不变，而减小超调量，加快系统的动态响应速度，应选哪种装置？为什么？系统相位裕度量最大可能增加多少？（2）若减小系统的稳态误差，并保持超调量和动态响应速度不变，应选用哪种校正装置？为什么？系统的稳态误差可减小多少？答案:(1) 选(A) o c 54.45=? (2)选(C) ; 是校正前的1/5六．已知非线性系统的结构图如图。
0)(=t r ，0>k ，0≥T ，M=2，求：（1） T=0时，写出ee - 平面上相轨迹的等倾线方程。
（2）用描述函数法分析0>T 时系统自由运动，若能自激震荡，试确定K 与T 的值使振幅和频率分别为X=2，3=ω。
XMX N π4)(=答：（1） 4+-=αkMee>0 ； 4+=αkMee<0; (2) T=0,443; k=15.54七．设输入函数为单位速度信号，试按最少拍指标设计下图所示系统的数字控制器)(z D 。
机电控制工程习题答案(机械工业出版社)
水箱
实际 液位
浮子
a)
给定 液位 开关 电磁阀 浮子 水箱
实际 液位
b)
第二章 习题解答 2-1 试建立图示各系统的动态微分方程，并说明 这些动态方程之间有什么特点。
xi xo
C
ui
R
a)
uo
B b) K
第二章 习题解答
R1
xi
K1
xo
ui
C
c)
R2
uo
B xi d) xo
K2
R1 ui
e)
R2
第一章 习题解答 1－3 仓库大门自动控制系统原理如图所示，试说 明其工作原理并绘制系统框图。
放大器 电动机 绞盘
u1开
门
u2
反馈 关
第一章 习题解答
解： 当合上开门开关时， u1>u2，电位器桥式测 量电路产生偏差电压，经放大器放大后，驱动电 机带动绞盘转动，使大门向上提起。与此同时， 与大门连在一起的电位器滑动触头上移，直至桥 路达到平衡（ u1＝u2），电机停止转动，大门开 启。反之，合上关门开关时，电机反向转动，带 动绞盘使大门关闭；
第二章 习题解答
d 4 x2 d 3 x2 m1m2 (m1B2 m1B3 m2 B1 m2 B3 ) 3 4 dt dt d 2 x2 (m1K 2 m2 K1 B1B2 B1B3 B2 B3 ) 2 dt dx ( K1B2 K1B3 K 2 B1 K 2 B3 ) 2 K1K 2 x2 dt df (t ) B3 dt
B1 s 1 B2 K K s 1 1 2 B B1 s 1 B2 s 1 1 s K K K2 1 2
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：A 2.当时，闭环反馈控制系统输出的实际值∞→t 与按参考输入所确定的希望值之间的差值)(∞y )(∞r y 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 。
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。
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。
自动控制原理知到章节答案智慧树2023年黑龙江工程学院
自动控制原理知到章节测试答案智慧树2023年最新黑龙江工程学院第一章测试1.自动控制系统中应用最多的控制方式是（）。
参考答案:闭环控制2.关于开环控制说法错误的是（）。
参考答案:适合于控制精度要求高的场合3.自控系统的分类正确的是（）。
参考答案:线性系统和非线性系统4.控制的精髓是（）。
参考答案:反馈5.前馈补偿控制属于基本控制方式中的哪种（）。
参考答案:复合控制6.控制系统的性能指标有（）。
参考答案:准确性;稳定性;快速性7.关于开环、闭环控制说法错误的是（）。
参考答案:闭环控制中控制作用于输出无关;开环控制抗干扰能力强8.按照系统的输入信号形式，系统可分为（）。
参考答案:恒值控制系统;程序控制系统;随动控制系统9.反馈控制系统的基本组成主要包括（1）、（2）、（3）、和（4）。
（）参考答案:执行器;控制器;被控对象;检测变送装置10.关于闭环控制说法正确的是：（）。
参考答案:适合于控制精度要求高的场合;能够使被控量按照一定的规律变化第二章测试1.单位阶跃函数的象函数是（）。
参考答案:2.象函数的原函数是（）。
参考答案:3.电容两端输出电压与输入电流之间的数学模型是（）。
参考答案:4.线性连续控制系统的时间域数学模型是（）。
参考答案:微分方程5.方框图等效变换原则中比较点前移需要（）。
参考答案:乘以移过传递函数的倒数6.线性定常系统的传递函数就是系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。
（）参考答案:错7.结构图的“-”号可以在信号线上越过方框、比较点、引出点移动。
（）参考答案:错8.在线性系统中应用叠加原理，可以将各种闭环传递函数进行叠加后再求其输出响应。
（）参考答案:错9.具有负反馈环节的系统对扰动具有较强的抑制作用。
（）参考答案:对10.传递函数的零点可以形成处由运动的模态。
（）参考答案:错第三章测试1.下列关于一阶系统说法正确的是（）。
参考答案:阶跃响应不存在超调;时间常数T体现系统的惯性，T越大反应越慢;输出达到0.932倍输出稳态值的时间为T;由一阶微分方程描述2.下列关于欠阻尼二阶系统说法正确的是（）。
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。
哈工大《机电系统控制器与应用》大作业三
《机电系统控制器与应用》大作业三（2015年春季学期）题目：《机电系统控制器与应用》大作业三姓名：学号：班级：专业：机械设计制造及其自动化报告提交日期：哈尔滨工业大学大作业要求1.请根据课堂内容，自己选择灯闪烁方式，题目自拟，但拒绝雷同和抄袭，否则均为零分；2.作业最后应包含自己的心得、体会或意见、建议等；3.统一用该模板撰写，每份报告字数不少于2000字，上限不限；4.正文格式：小四号字体，行距为1.25倍行距；5.用A4纸双面打印；左侧装订，1枚钉；6.需同时提交打印稿和电子文档予以存档，电子文档由班长收齐，统一发送至：chenzhg@。
7.此页不得删除。
评语：教师签名：年月日大作业题目：彩灯灯控制实验一 功能描述：本实验中利用了PLC 的Q0.0－Q0.7数字量端口控制了8个彩灯，使其每隔一秒亮一个且重复循环。
按实验接线图接通电路并载入程序之后，按下I0.0后所有的灯都熄灭了，而按下I0.1之后，所有的8个灯从Q0.0开始循环亮灭。
二 接线图： 1. I/O 口分配：2. PLC 接线图：灯控制的PLC 接线图如下所示：-+DC24V三梯形图：四连线图：五程序调试及结果分析：把编写好的程序下载到PLC中进行调试，实验结果如下图所示：结果分析：因特殊继电器SM0.0在PLC一上电后就一直保持接通。
所以T37进行延时计时，延时到后启动T38计时，T38计时到后T38常闭触点断开所以T37断开计时，T37常开触点恢复为常开所以 T38也断开计时。
此时T38的常闭触点恢复为常闭所以T37又重新计时，同时计数器C0开始计数一次。
如此的反复计数。
当计数为1时，Q0.0接通。
计数器计数为2是Q0.1接通……如此下去当计数器计数到8 时 Q0.7 接通(其中Q0.0~Q0.7分别接通8个彩灯)。
当计数器计到 9时时计数器C0清零。
当按下在线控制面板上的I0.0接通，此时计数器，和Q0.0~Q0.7都清零，即没有一个灯亮。
《控制工程基础》第三章习题解题过程和参考答案 (2)
以下求各指标：
由 ，其中 ，
故：
（也可查图3-16而得）
（2）由式（3-46），单位脉冲响应：
代入各参数：
3-7某二阶系统的结构框图如题3-7图所示，试画出 ， 和 时的单位阶跃响应曲线。
题3-7图控制系统框图
解：
系统闭环传递函数为：
系统的参数为： 。
(1)
此时， ，为欠阻尼，可求得：
(2)
此时，由 ，可知 ，仍为欠阻尼。由于阻尼比增大，因此超调量减小。
而调节时间 ，所以：
由此得联立方程：
解得：
3-10典型二阶系统的单位阶跃响应为
试求系统的最大超调 、峰值时间 、调节时间 。
解：
由式（3-46），典型二阶系统的单位阶跃响应表达式为：
，其中
将上式与给定响应式比较，可计算系统的二个参数 。
由 ，求得阻尼比：
或者也可这样求：
由 ，求得阻尼比：
由 ，得
二个参数求出后，求各指标就很方便了。
综合有：
开环增益K在上述范围内，则闭环系统不但稳定，且所有闭环极点的实部均小于-1。
3-19已知单位反馈系统的开环传递函数为
试根据下述条件确定 的取值范围。
（1）使闭环系统稳定；
（2）当 时，其稳态误差 。
解：
（1）关于闭环稳定性
求解本题当然可以用普通方法，如在习题3-12至3-18中所应用的。
但我们换一种思路，设计利用一些规律性的结果。在习题3-17中已经求出，对于单位反馈系统若具有下列形式的开环传递函数：
①特征方程的系数均大于0且无缺项。
②列劳斯表如下
1
10
21
10
10
结论：劳斯表第—列均为正值，系统闭环稳定。
大学机电传动控制课后习题答案完整版
机电传动控制课后习题答案完整版习题与思考题第二章 机电传动系统的动力学基础2.1从运动方程式怎样看出系统是加速的、减速的、稳定的和静止的各种工作状态？答：运动方程式：T d >0时：系统加速； T d =0 时：系统稳速；T d <0时，系统减速或反向加速。
2.2 从运动方程式怎样看出系统是处于加速，减速，稳态的和静态的工作状态。
TM-TL>0 说明系统处于加速， TM-TL<0 说明系统处于减速， TM-TL=0 说明系统处于稳态 （即 静态）的工作状态。
2.3 试列出以下几种情况下系统的运动方程式，并说明系统的运行状态是加速、减速还是匀速？（图中箭头方向表示转矩的实际作用方向）dtd JT T L M ω=-答：a匀速，b减速，c减速，d加速，e减速，f匀速2.4 多轴拖动系统为什么要折算成单轴拖动系统？转矩折算为什么依据折算前后功率不变的原则？转动惯量折算为什么依据折算前后动能不变的原则？答：在多轴拖动系统情况下，为了列出这个系统运动方程，必须先把各传动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量都折算到电动机轴上。
由于负载转矩是静态转矩，所以可根据静态时功率守恒原则进行折算。
由于转动惯量和飞轮转矩与运动系统动能有关，所以可根据动能守恒原则进行折算。
2.5 为什么低速轴转矩大？调速轴转矩小？答：忽略磨擦损失的情况下，传动系统的低速轴和调速轴传递的功率是一样的，即P1＝P2而P1＝T1ω1，P2＝T2ω2.所以T1ω1＝T2ω2，当ω1＞ω2时， T1＜T2 .2.6 为什么机电传动系统中低速轴的GD2比高速轴的GD2大得多？答：因为低速轴的转矩大，所设计的低速轴的直径及轴上的齿轮等零件尺寸大，质量也大，所以GD2大，而高速轴正好相反。
2.7 如图所示，电动机轴上的转动惯量JM＝2.5kg.m2，转速nM＝900r/mim；中间传动轴的转动惯量J1＝2kg.m2，转速n1＝300r/mim；生产机械轴的惯量JL＝16kg.m2，转速nL＝60r/mim。
自动控制理论(哈尔滨工程大学)智慧树知到课后章节答案2023年下哈尔滨工程大学
自动控制理论(哈尔滨工程大学)智慧树知到课后章节答案2023年下哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学第一章测试1.对自动控制系统的基本要求是（）、快速性、准确性。
（）是保证控制系统正常工作的先决条件。
A:稳态性能；稳定性B:稳定性；准确性C:稳定性；稳定性D:稳态误差；快速性答案:稳定性；稳定性2.传递函数只适用于单输入单输出（）系统。
A:非线性定常；B:非线性时变。
C:线性时变；D:线性定常；答案:线性定常；3.从元器件职能看热水器水温控制系统，蒸汽阀门是（）元件，温度传感器是（）元件。
A:放大，测量；B:执行，比较。
C:执行，测量；D:比较，给定；答案:执行，测量；4.扰动控制技术只适用于（）的场合。
A:扰动未知B:扰动可以测量C:系统参数已知的D:扰动可知的答案:扰动可以测量5.闭环控制又称为（）。
A:补偿控制B:反馈控制C:黑箱控制D:前馈控制答案:反馈控制6.下列不属于自动控制系统基本控制方式的是（）。
A:开环控制B:程序控制C:闭环控制D:复合控制答案:程序控制7.同一物理系统，当输入输出变量不同时，描述系统传递函数的分母可能不同。
A:对 B:错答案:错8.复合控制有两种基本形式，按输入补偿的复合控制和按扰动补偿的复合控制。
A:对 B:错答案:对9.相比开环直流电动机转速系统，闭环直流电动机转速系统成本高、结构复杂，但抗干扰能力强。
A:错 B:对答案:对10.一个好的控制系统对模型的参数变化敏感。
A:错 B:对答案:错第二章测试1.已知系统的微分方程为，则系统的传递函数是（）A:C:D:答案:2.传递函数的表达形式有有理分式形式、零极点形式和（）。
A:首1形式B:时间常数形式C:参数形式D:分数形式答案:时间常数形式3.关于传递函数，以下（）的说法是不正确的。
A:只与系统自身的结构参数有关，与系统输入、输出的形式无关；B:适用于线性定常的单输入、单输出系统；C:是系统输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比；D:是复变量s的有理分式函数；答案:是系统输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比；4.如图所示反馈控制系统的典型结构图，A:B:C:D:答案:5.如图的系统信号流图中有（）个单独闭合回路。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
解：（1）依题意可画出如图3-4所示的系统函数方块图，图3-4-1则10.5(s)1210.5X(s)4112Y s s s⨯==++⨯ （2）该一阶惯性环节的时间常数为 4(s)T =当(t)[0.51()0.51(4)1(40)](cm)x t t t =⋅+⋅---时，(0)0(cm)y =(4)0.50.6320.316(cm)y ≈⨯=(8)0.50.8660.50.6320.749(cm)y ≈⨯+⨯= (40)1(cm)y ≈ (400)0(cm)y ≈()0(cm)B ∆∞=（3）x(t)和y(t)的波形如图3-4-2(a)、(b)所示。
图3-4-23-5 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 ===-+++++g则441()1()1()1()33t t o x 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 --=-⋅ 3-6 设单位反馈系统的开环传递函数为1()(s 1)G s s =+，试求系统的上升时间、峰值时间、最大超调量和调整时间。
当()(s 1)KG s s =+时，试分析放大倍数K 对单位阶跃输入产生的输出动态过程特性的影响。
解：（1）2221(s)1(s 1)1(s)20.5111(s 1)o i X s X s s s +==+⨯⨯+++ 得1(rad/s)n ω=则0.5ζ=s)2d ωω===arccos arccos0.5(rad)3πθζ===所以2.418(s)r t ππ-=≈3.628(s)2r d t πω==≈16.3%p M ee==≈336(s)10.5r n t ωζ≈==⨯（进入5%误差带） （2）222(s)(s 1)1(s)12(s 1)o i KX s K X s s +==++++ 得s)n ω=则ζ=s)2d ωω===arccos θζ==则（Ⅰ）当1ζ==时，即14K =时，系统为临界阻尼，系统不产生振荡。
（Ⅱ）当1ζ=>时，即14K <时，系统为过阻尼，系统不产生振荡。
（Ⅲ）当0ζ==时，即K =∞时，系统为零阻尼，系统产生振荡。
（Ⅳ）当01ζ<<，即14K <<∞时，系统为欠阻尼，此时2r dt πθω-== K 增大时，r t 减小。
p dt πω==K 增大时，p t 减小。
p M eee===K 增大时，p M 也增大。
336(s)1s n t ωζ===当K 较大时，s t 基本不受K 变化的影响。
3-7 已知一系统由下述微分方程描述：10x y dtdy2dt y d 2<<=++ξξ， 当x (t )=1(t )时，试求最大超调量。
解：将微分方程两边取拉氏变换得2(s)2sY(s)Y(s)X(s)s Y ζ++=则2(s)1(s)21Y X s s ζ=++，01ζ<<max ()|()()p y t y M ey -∞==∞3-8 设有一系统的传递函数为222()2nn nωG s s ξωs ω=++，为使系统对阶跃响应有5%的超调量和2 s 的调整时间，试求ζ和n ω。
解：510032ne ζω⎧⎪=⎪⎨⎪=⎪⎩ 解之，得0.69ζ≈， 2.2(rad/s)n ω=3-9 证明对于题图3-9所示系统，o i (s)(s)X X 在右半s 平面上有零点，当x i (t )为单位阶跃时，求y (t )。
解：(s)642(s 1)(s)21(s 1)(2)Y X s s s -=-=++++由上式可见，s=1是系统在右半s 平面的零点。
当(t)1(t)x =时2(s 1)1431(s)(s 1)(s 2)12Y s s s s-==--++++则2(t)(4e 3e 1)1(t)t t y --=--⋅3-10 设一单位反馈系统的开环传递函数为10()(s 1)G s s =+，该系统的阻尼比为0.157，无阻尼自振角频率为3.16 rad/s ，现将系统改变为如题图3-10所示，使阻尼比为0.5。
试确定n K 值。
题图3-9 题图3-10解:10 (s)(s1)10(1K s)(s)1(s1)oniX sXs+=+++222210(110K)s103.16(110K)s 3.16nnss=+++=+++依题意，有110220.5 3.16 3.16n nKζω+==⨯⨯=解之，得0.216nK=，即为所求。
3-11 二阶系统在s平面中有一对复数共轭极点，试在s平面中画出与下列指标相应的极点可能分布的区域：(1) n0.7072rad/sξω≥>，；(2) n00.7072rad/sξω≤≤≤，；(3) 00.5ξ≤≤，n2rad/s4rad/sω≤≤；(4) n00.7072rad/sξω≤≤≤，。
解：（1）所求区域为图3-11(a)中阴影部分。
（2）所求区域为图3-11(b)中阴影部分。
（3）所求区域为图3-11(c)中阴影部分。
（4）所求区域为图3-11(d)中阴影部分。
(a) (b)(c) (d)图3-113-12 设一系统如题图3-12(a)所示。
(1) 当控制器c ()1G s =时，求单位阶跃输入时系统的响应。
设初始条件为零，讨论L 和J 对响应的影响。
(2) 设c d ()1s G s T =+，J =1000，为使系统为临界阻尼，求d T 值。
(3) 现在要求得到一个没有过调的响应，输入函数形式如题图3-12(b)所示。
设c ()1G s =，L 和J 参数同前，求K 和t 1。
i ()X s +-()o X s 2s LJ c ()G s ()E s U(a)tx o (t )tx i (t )10K t 1t(b) 题图3-12解：（1）222(s)(s)1o i L L X Js J L L X s Js J==++则211(s)o L JX Ls s s J ==-+对上式进行拉氏反变换，得(t)1(t)1(t)o X =-⋅由此可知，其单位阶跃响应为等幅振荡，当L 增大、J 减小时，角频率ω增大。
（2）22(1T s)(s)(s)1(1T s)d o i d LX Js L X Js +==++为使系统为临界阻尼，需使1ζ=，即20d T === 由（1）知(s)(s)o i X X =当(t)1(t)i x =时(t)(11(t)o x =-⋅所以110t π==== 另有1(1)(1)[1)]1K K t t -+---= 当110t t π==，10L =，1000J =代入上式，得[(110)](1)[10]1K πK -+--= 解之，得0.5K =3-13 题图3-13所示为宇宙飞船姿态控制系统方块图。
假设系统中控制器时间常数T =3 s ，力矩与惯量比为22rad /9K s J =。
试求系统阻尼比。
题图3-13解：221(1)(s)1(s)1(1)o i K Ts X Js X K Ts Js+=++(1)KTs +=则3220.7072292T K J ζ===≈ 3-14 设一伺服电动机的传递函数为()()1s K U s Ts Ω=+。
假定电动机以0ω的恒定速度转动，当电动机的控制电压u o 突然降到0时，试求其速度响应方程式。
解：电动机的控制电压如图3-14所示图3-1422()()111o o o U KU KU K K s U s Ts Ts s s s T-Ω===-+++则2()(1)1()t To t KU et ω-=-⋅又有10()o t KU ωω==所以120()()()1()t Tt t t et ωωωω-=+=⋅3-15 对于题图3-15所示的系统，如果将阶跃输入i θ作用于该系统，试确定表述角度位置0θ的方程式。
假定该系统为欠阻尼系统，初始状态静止。
iokJD题图3-15解：依题意，有[()()]()()o o i o K t t D t J t θθθθ•••--=得2()()o i t Kt Js Ds Kθθ==++则n ω=ζ= 所以，当()1()i t a t θ=⋅时()[1arccos )]1()n t o t a t ζωθωζ-=-+⋅2[11()Dt Ja t -=-+⋅3-16 某系统如题图3-16所示，试求单位阶跃响应的最大超调量M p 、上升时间t r 和调整时间t s 。