机械控制工程基础期末考试知识点

第一篇：机械控制工程基础期末考试知识点

机械控制工程基础期末考试知识点

一：选择判断题

1, 控制工程的必要条件是什么？（快速性，准确性，稳定性）

2，单位脉冲函数的拉式变换结果

3，什么叫系统闭环极点（算术题，选择）

4，闭环函数公式（选择）

5，一阶系统标准形式（选择）

6，传递函数不适合非线性定常系统（判断）

7，传递函数有无量纲（有无都不对，判断题）

8，一阶系统的调整时间公式

9，一阶系统的响应速度与什么有关系？

10，超调量反映系统响应的 小时增大）

11,终值定理计算，t趋近与无穷时，原函数的值，（会算）GB(S)

(0<§<1)

12，影响系统的稳态误差因素（输入信号…）

13，调整系统增益对系统有何影响？

14，增加微分环节能增加系统阻尼。

15，什么叫系统的型次（区别几型系统）

16，利用稳态计算稳态误差（有表格，必须为标准型）

17，频率响应的定义（判断题，是正弦信号稳态响应）

18，延时环节标坐标图（单位圆）

19，零频反映系统的什么性能？（准确性）

20，Bode高频段反映系统的什么性能（高频干扰能力）

21，频率分析法用典型信号是什么？（正弦信号）

22，系统稳定的充要条件是什么？（判断）

23，滞后校正使系统响应过度快了还是慢了？（慢了）

24，会用劳斯判据判别稳定性。2KWN2 2S2WNSWN

二：能力应用题

1，化简方框图的传递函数（课件例题）

2，对质量弹簧阻尼的机械系统会求传递函数（课件参考）

3，分别会算输入和干扰引起的稳态误差的计算（看课件）

4，奈奎斯特图会画图（－∽，＋∽）？会奈奎斯特判断系统的稳定性会分析（P=N-Z）5，深入理解掌握传递函数，频率特性函数，幅频特性，相频特性，频率响应直接的转换关系？

6，掌握超前，滞后校正和超前的设计

7，会用图解法计算Wt WCrKt

8，掌握Bode图画法（正反都要掌握）

会对图线叠加。

第二篇：机械控制工程基础第二章答案

习

题

2.1

什么是线性系统?其最重要的特性是什么?下列用微分方程表示的系统中,表示系统输出,表示系统输入,哪些是线性系统?

(1)

(2)

(3)

(4)

解:

凡是能用线性微分方程描述的系统就是线性系统。线性系统的一个最重要特性就是它满足叠加原理。该题中（2）和（3）是线性系统。

2.2

图（题2.2）中三同分别表示了三个机械系统。求出它们各自的微分方程，图中表示输入位移，表示输出位移，假设输出端无负载效应。

图(题2.2)

解:

(1)对图(a)所示系统，由牛顿定律有

即

(2)对图(b)所示系统，引入一中间变量x,并由牛顿定律有

消除中间变量有

(3)对图(c)所示系统，由牛顿定律有

即

2.3求出图(题2.3)所示电系统的微分方程。

图（题2.3）

解:(1)对图(a)所示系统,设为流过的电流,为总电流,则有

消除中间变量,并化简有

(2)对图(b)所示系统，设i为电流，则有

消除中间变量,并化简有

2.4

求图(题2.4)所示机械系统的微分方程。图中M为输入转矩,为圆周阻尼，J为转动惯量。

解：设系统输入为M（即），输出(即)，分别对圆盘和质块进行动力学分析，列写动力学方程如下：

消除中间变量,即可得到系统动力学方程

2.5

输出y(t)与输入x(t)的关系为y(t)=

2x(t)+0.5(t)。

（1）求当工作点为=0,=1,=2时相应的稳态时输出值；

（2）在这些工作点处作小偏差线性化模型，并以对工作的偏差来定义x和y，写出新的线性化模型。

解:

(1)

将

=0,=1,=2分别代入y(t)=

2x(t)+0.5(t)中,即当工作点为=0,=1,=2时相应的稳态输出值分别为。

(2)

根据非线性系统线性化的方法有，在工作点附近,将非线性函数展开成泰勒级数,并略去高阶项得

若令,有

当工作点为时,当工作点为时,当工作点为时,2.6已知滑阀节流口流量方程式为，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；为节流阀的位移量；c为疏量系数；w为节流口面积梯度；为油密度。试以Q与p为变量（即将Q作为P的函数）将节流阀流量方程线性化。

解：利用小偏差线性化的概念，将函数Q=F(，p)在预定工作点F(，)处按泰勒级数展开为

消除高阶项，有

若令，将上式改写为增量方程的形式

2.7

已知系统的动力学方程如下,试写出它们的传递函数Y(s)/R(s)。

（1）

（2）

（3）

（4）

解：根据传递函数的定义，求系统的传递函数，只需将其动力学方程两边分别在零初始条件下进行拉式变换，然后求Y(s)/R(s)。

(1)

(2)

(3)

(4)

2.8

如图（题2.8）为汽车或摩托车悬浮系统简化的物理模型，试以位移x为输入量，位移y为输出量，求系统的传递函数Y(s)/X(s)。

2.9

试分析当反馈环节H(s)=1,前向通道传递函数G(s)分别为惯性环节、微分环节、积分环节时，输入、输出的闭环传递函数。

解：由于惯性环节、微分环节、积分环节的传递函数分别为，,而闭环传递函数为,则

(1)当反馈环节H(s)=1,前向通道传递函数G(s)为惯性环节时，(2)

当反馈环节H(s)=1,前向通道传递函数G(s)为微分环节时，(3)当反馈环节H(s)=1,前向通道传递函数G(s)为积分环节时，2.10

证明图（题2.10）与图（题2.3（a）所示系统是相似系统（即证明两系统的传递函数具有相同形式）。

解：对题2.4(a)系统，可列出相应的方程。

对以上三式分别作Laplce别换，并注意到初始条件为零,即

则,得,得,得

即

则

将(4)式中的代入(9)式

再用(4)式与上式相比以消去,即得电系统的传递函数为

而本题中，引入中间变量x,依动力学知识有

对上二式分别进行拉式变换有

消除有

比较两系统的传递函数有

故这两个系统为相似系统。

2.11

一齿轮系如图（题2.11）所示。图中，、、和分别为各齿轮齿数；、、和表示各种传动轴上的转动惯量，、和为各轴的角位移；是电动机输出转矩。试列写折算到电动轴上的齿轮系的运动方程。

2.12

求图（题2.12）所示两系统的传递函数。

图（题2.12）

解：(1)由图(a)中系统，可得动力学方程为

作Laplce别换，得

则有

(2)由图(b)中系统,设i为电网络的电流，可得方程为

作Laplce别换，得

消除中间变量有

2.13

某直流调速系统如图（题2.13）所示，为给定输入量，电动机转速n为系统的输出量，电动机的负载转矩为系统的扰动量。各环节的微分方程：

比较环节

比例调节器

（为放大系数）

晶闸管触发整流装置

(为整流增益)

电动机电枢回路

(为电枢回路电阻,为电枢回路电感,为电枢电流)

电枢反电势

(为反电势系数)

电磁转矩

(为转矩系数)

负载平衡方程

(为转动惯量，为负

载转矩)

测速电动机

(为转速反馈系数)

试根据所给出的微分方程，绘制各环节相应的传递函数方框图和控制系数的传递函数方框图，并由方框图求取传递函数和。

2.14

试绘制图（题2.14）所示机械系统传递函数方框图。

2.15

若系统传递函数方框图为图（题2.15）。

(1)

求以为输入，当时，分别以、、、为输出的闭环传递函数；

(2)

求以为输入，当时，分别以、、、为输出的闭环传递函数；

(3)

比较以上各传递函数的分母，从中可以得出什么结论？

图(题2.15)

解:(1)求以为输入，当时:

若以为输出,有

若以为输出,有

若以为输出,有

若以为输出,有

(2)

求以为输入，当时:

若以为输出,有

若以为输出,有

若以为输出,有

若以为输出,有

(3)从上可知：对于同一个闭环系统，当输入的取法不同时，前向通道的传递出数不同，反馈回路的传递函数不同，系统的传递函数也不同，但系统的传递函数的分母保持不变，这是因为这一分母反映了系统的固有特性，而与外界无关。

2.16

已知某系统的传递函数方框图为图（题2.16），其中，为输入，为输出,N(s)为干扰，试问：G(s)为何值时，系统可以消除干扰的影响。

图（题2.16）

解：方法一：根据线性系统的叠加原理，令,N(s)为输入，系统的输出为

其中

令

有

方法二：令，N(s)为输入，则系统的传递函数方框图可以表示成图（题2.16.b）所示。

图（题2.16.b）

根据相加点前后移动的规则可以将其进一步简化成图（题2

.16.c）和图（题2.16．d）所示的形式。

图（题2.16.c）

图（题2.16.d）

因此，系统在N(s)为输入时的传递函数为

同样可得时，系统可消除干扰的影响。

2.17

系统结构如图(题2.17)所示，求系统传递函数。

2.18

求出（题2.18）所示系统的传递函数。

图(题2.18)

解：方法一：利用梅逊公式，可得

方法二：利用方框图简化规则，有图（题2.18.b）

图（题2.18.b）

2.19

求出图（题2.19）所示系统的传递函数。

图（题2.19）

解：根据方框图简化规则，有图（题2.19.b）

图（题2.19.b）

2.20

求出图（题2.20）所示系统的传递函数。

图（题2.20）

解：根据方框图简化规则，有图（题2.20.b）

图（题2.20.b）

2.21

设描述系统的微分方程为

(1)

(2)

试导出系统的状态方程。

2.22

RLC电网络如图（题2.22）所示，u(t)为输入，流过电阻的电流为输出，试列写该网络的状态方程及输出方程。

2.23

系统传函数方框图为图（题2.23），试列写该系统的状态方程及输出方程。

2.24

图（题2.24）为某一级倒立摆系统示意图。滑台通过丝杠传动，可沿一直线的有界导轨沿水平方向运动；摆杆通过铰链与滑台连接，可在沿直线平面内摆动。滑台质量为M，摆杆质量为m，摆杆转动惯量为J，滑台摩擦系数为c,摆杆转动轴心到杆质心的长度为L,加在滑台水平方向上的合力为u,滑台位置为x,摆杆与铅直向上的夹角为。

(1)

以为输入，为输出，列写系统的微分方程；

(2)

求系统的传递函数；

(3)

试列写该系统的状态方程及输出方程。

第三篇：控制工程基础试卷

序号

一、试写出图示机械装置（物体与地面无摩擦）在外力F作用下的运动（微分）方程，并求该系统的传递函数Y0(s)/F(s)。

二、试求图示框图的传递函数C(s)/R(s)（方法不限，10分）。

序号

三、某单位负反馈控制系统如图。

（1）闭环传递函数C(s)/R(s)；

（2）单位阶跃响应c(t)

（3）调整时间ts；

（4）最大超调量。

四、某单位负反馈控制系统的开环传递函数为，试用劳斯判据，确定系统稳定的K值范围。

五、某单位反馈系统开环传递函数为，试求（10分）

（1）静态误差系数、、的值；

（2）求输入信号为时的稳态误差。

六、试画单位反馈系统的根轨迹图，求出根轨迹的渐近线和分离点，并求系统稳定的K的范围。

七、某单位负反馈控制系统的开环传递函数为，试画出奈氏图，并根据奈奎斯特判据判定该系统是否稳定。

八、某系统的开环对数频率特性如图，求：（15分）

（1）系统开环传递函数；

（2）相角裕量和幅值裕量；

（3）判定系统的稳定性。

第四篇：控制工程基础大作业

控制工程基础（B）大作业

一、查阅相关资料，撰写读书报告

通过广泛的资料查阅，以论文形式就控制领域发展状况提交相关读书报告，以培养学生文献检索和阅读能力。

要求：至少阅读5篇2008年以后的文献资料，并在上交时附上相应的参考文献或网址，阅读报告的字数不得少于3000汉字。

二、应用Matlab软件绘制Nyquist图及Bode图

1、自己从教材上的例题或者课后作业中选择一个系统，绘制其Bode图。

2、已知系统的开环传递函数为G(s)100k，用Matlab分s(s5)(s10)

别绘制k=1,8,20时系统Nyquist 图，并判断系统的稳定性。试分析k对系统稳定性的影响。

三、控制系统典型环节性能分析

熟悉Matlab软件Simulink的基本使用方法，利用Simulink建立各典型环节的仿真模型，并通过仿真得到各典型环节的单位阶跃响应曲线，给出各典型环节相关参数变化对典型环节动态性能的影响。

要求：每个学生的文件名包括姓名、班级和学号（1~2位数字）。该部分主要是考察大家的自学能力，网上有很多资料可下载、查阅。

大作业以报告形式撰写，由各班长(或者学习委员)负责收齐电子文档，并于6月12日上交，其中电子文档以班为单位打包后发送至邮箱：1534736079@qq.com

附：本课程成绩评定方法

考勤、课堂表现、平时作业、实验报告、大作业及期末考试相结合，其中：考勤、课堂表现、平时作业与实验报告占20%，大作业占20%，期末考试成绩占60%。

任课教师：江老师

2013年5月

第五篇：机械加工工艺基础知识点总结

机械加工工艺基础知识点总结

一、机械零件的精度

1.了解极限与配合的术语、定义和相关标准。理解配合制、公差等级及配合种类。掌握极限尺寸、偏差、公差的简单计算和配合性质的判断。

1.1基本术语：尺寸、基本尺寸、实际尺寸、极限尺寸、尺寸偏差、上偏差、下偏差、（尺寸）公差、标准公差及等级（20个公差等级，IT01精度最高；IT18最低）、公差带位置（基本偏差，了解孔、轴各28个基本偏差代号）。1.2配合制：

（1）基孔制、基轴制；配合制选用；会区分孔、轴基本偏差代号。（2）了解配合制的选用方法。

（3）配合类型：间隙、过渡、过盈配合

（4）会根据给定的孔、轴配合制或尺寸公差带，判断配合类型。1.3公差与配合的标注（1）零件尺寸标注（2）配合尺寸标注

2.了解形状、位置公差、表面粗糙度的基本概念。理解形位公差及公差带。2.1几何公差概念：

1）形状公差：直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度、面轮廓度。

2）位置公差：位置度、同心度、同轴度。作用：控制形状、位置、方向误差。3）方向公差：平行度、垂直度、倾斜度、线轮廓度、面轮廓度。4）跳动公差：圆跳动、全跳动。2.2几何公差带： 1）几何公差带 2）几何公差形状 3）识读

3.正确选择和熟练使用常用通用量具（如钢直尺、游标卡尺、千分尺、量缸表、直角尺、刀口尺、万能角尺等）及专用量具（如螺纹规、平面样板等），并能对零件进行准确测量。3.1常用量具：

（1）种类：钢直尺、游标卡尺、千分尺、量缸表、直角尺、刀口尺、万能角尺。（2）识读：刻度，示值大小判断。

（3）调整与使用及注意事项：校对零点，测量力控制。3.2专用量具：

（1）种类：螺纹规、平面角度样板。（2）调整与使用及注意事项 3.3量具的保养

（1）使用前擦拭干净

（2）精密量具不能量毛坯或运动着的工伯（3）用力适度，不测高温工件（4）摆放，不能当工具使用（5）干量具清理

（6）量具使用后，擦洗干净涂清洁防锈油并放入专用的量具盒内。

二、金属材料及热处理 1.理解强度、塑性、硬度的概念。

2.了解工程用金属材料的分类，能正确识读常用金属材料的牌号。2.1金属材料分类及牌号的识读： 2.1.1黑色金属：

（1）定义：通常把以铁及以铁碳为主的合金（钢铁）称为黑色金属。

（2）铸铁：灰铸铁HT抗拉强度（σb）200（MPa）、可锻铸铁KT（H黑心、Z珠光体）抗拉强度（σb）300-伸长率06、球墨铸铁QT抗拉强度（σb）400-伸长率18。（3）碳钢：

按含碳量分：低、中、高碳钢。

按质量分：普通、优质、高级优质。按用途分：

普通：Q235A：一般工程用，屈服强度Q数值235等级A。

优质碳素结构钢：45钢：机械零件用，中碳钢，含碳量0.45%）；

碳素工具钢：T12：工具钢，用于刃具、量具、模具用钢，含碳量1.2%。铸造碳钢：铸钢ZG屈服强度不低于270-抗拉强度不低于500。（4）合金钢： 按用途分：

合金结构钢：40Cr：合金结构钢，含碳量0.40%，合金含量小于1.5%不标。合金工具钢：9SiCr：合金工具钢，含碳量0.9%，Si、Cr含量小于1.5%；

高速钢（锋钢）W18Cr4V：含碳量0.7-0.8%，钨含量18%，Cr含量4%，V含量小于1.5%。2.1.2有色金属

（1）有色的定义：除黑色金属以外的金属材料，统称为有色金属。（2）了解铝及铝合金。（2）了解铜及铜合金。

3、了解退火、正火、淬火、回火、调质、时效处理的目的、方法及应用。重点放在应用上。

（1）退火：消除铸件、焊接件、冷作件毛坯的应力。（2）时效处理：长时间退火，消除毛坯的应力。

（3）正火：消除锻件毛坯的锻造应力。调整硬度，便于加工。

（4）调质：淬火 回火，综合机械性能。一般安排在粗加工后、精加工前。（5）回火：消除淬火应力。温度越高，钢的强度、硬度下降，而塑性、韧性提高。

4.了解金属表面处理的一般方法。（1）表面淬火

（2）（表层）化学处理：电镀

物理处理：防锈漆因在金属表面外处理，不在此列。