《机械控制工程课本课后习题答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械控制工程课本课后习题答案（69页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、目录第一章.1第二章.4第三章.2 1第四章.3 4第五章.4 1第六章.4 7第七章.6 11-1第一章解：B (2)B (3)B (4)A1-2解:优点缺点开环简单，不存在稳定性问题精度低，不抗干扰闭环精度高，抗干扰复杂，设计不当易振荡（1）自行车打气如图1-1 所示职能方块图，为闭环系统。1-3解:给定气压压力 比 较 一输出空气(2)(3)气泵 _压缩空气图 1-1普通电烙铁的职能方块图如图1-2 所示，为开环系统。电源 _电热丝热量图 1-2车玩具的职能方块图如图1-3 所示，为开环系统。声音车轮转动,烙铁头(4)图 1-3船自动舵的职能方块图如图1-4 所示，为闭环系统。希望标向电
2、 压*放大液压物实际标向电 通 转 换 行机构舵图 1-4（5）灯自动开关的职能方块图如图1-5 所示，为开环系统。自然光亮度元件电 路开关路灯光光 最路灯光图 1-51-4解：系统输入量：被记录的电压信号U2系统输出量：记录笔的位移L被控对象：记录笔1-5解：（a）：对于图（a）所示的系统，水箱中输出流量和输入流量决定了水箱的水位变化，水位的高低决定了浮球的位置，流量通过杠杆机械对应阀门的开启大小，阀门的大小决定输入流量补偿输出流量，最终水位保持一定值。其职能方块图如下图所示：（b）：对 于（b）图所示的系统，控制水位的过程与图（a）系统中浮球的位置通过杠杆机构操纵双向触点电开关，两个触点电
3、机正、反转，电机的正、反转对应阀门的开大、开小，系统由于使用了电机，系统的反应加快，其职能方块图如下图所示：1-6：试画出实验室用恒温箱职能方块图。解：根据一般实验室用恒温箱的工作原理图，画出其职能方块图如下:（注：1-5中有部分文学是根据上下文理解的，因为原版中缺失；1-6为类似书中原体，不是原体，请注意！）第二章2-1解:(1):尸(S)=L(4t)3(t)+“5凤=+L t-m +L2 1(f)(2):c u 1 2 1 1 2=0+5+=5+s2 s s2 sF(S)=呼+52(52+25)(3):1 +LF(5)-jr jr(4)：F(S)=L4cos2(r )-l(r -)+e-5
4、/-l(r)6 6nH4S)下 1 4SJK 1=-1-=-1-S2+22 S+5 1+4 s+5-2s-2s(5):/(S)=0+0+6+=6+S STT(6)：F(S)=L6cos(3z-45-90)l(r)4-二s-二s,r,兀、兀、6Se 4 6Se 4=U6cos3(/一 -)-l(r-)=5-y=一-4 4 52+32 S+9(7):F(S)=Le-6 cos8r-l(r)+0.25-6/sin8/1(/)S+6 2 S+8-1-=-(S+6)2+82(S+6)2+82 52+125+10025 9e%(8):夕(S)=2+-1-H-5+20(S+20)2 52+92-2解：-1
5、2(1):/(z)=L-,(-+-)=(6-2+23)1(。S+2 S+3(2):/Q)=gsin2rl(f)(3):f(t)=e1(cos2t+sin2r)l(r)(4):/-1)31(5):/)=(*+2/_ 2 e”l)8VE V 15(6):/=厂(坐/s i n烙 )(5 +-1 )2,+(71 5 )22 1 5 22 2(7):/Q)=(co s 3 f+；s i n 3 f)-l(f)2-3解：(1)对原方程取拉氏变换，得：1S 2 X (S)-5 x(0)-x(0)+6 S X (S)-x(0)+8 X(S)=-将初始条件代入，得：,1S2X(S)-S+6 S X(S)-6
6、+8 X(5)=-S(52+6 5 +8)X(S)=-+5 +6sJ _ 7 7X(S)=S:6S+1=g+-8S(S2+6 S +8)S S+2 S+4取拉氏反变换，得:8 48(2)当t=0时，将初始条件%(0)=5 0代入方程，得:5 0+1 0 0 x(0)=3 0 0则 x(0)=2.5对原方程取拉氏变换，得：s x(s)-x(0)+1 0 0 x(s)=3 0 0/s将x(0)=2.5代 入,得：S X(S)-2.5 +1 0 0 X(S)=SV。、2.5 S +3 0 0 3 0.5X(S)=-=-S(S +1 0 0)s 5 +1 0 0取拉氏反变换，得:x(t)=3-O.5
7、e1 0 0 12-4解：该曲线表示的函数为:“(f)=6 4。0.0002)则其拉氏变换为:z-0.0002.vU 3 2 s2-5解：3 包 胖+2%)=2 竽+3 x )ataty 0(0)=巧(0)=0将上式拉氏变换，得：3SY o(S)+2.(S)=2 s xi(S)+3 X,.(5)(3 S +2)4(S)=(2S +3)X j(S)X)(S)2s+3X.S)-3 s+223.极点S p=-零点S z=一p 3 2又 当 x,)=l(f)时Y 1 y 9 y。(S)Y 2s+3 1A.(d)=YAS)=-A.(d)=-S X Q)3 s+2 S29 +3 1 3%(8)=lims
8、与 =lims =5sT0 S TO D J 十/J 乙29 +3 1 2 o(o)=l i m5 yo()=l i m5-T-7 =Ts8 ST8+N J 32-6解：(a)传递函数：C7G G 2G31 I+G 3/3 +G,G 3 H 21+G瓯 工I+G 3/3 +G 2G 3也G Q 2 G 31+G3H 3+G 2G 3”2+GG2G3Hl(b)传递函数:(c)传递函数:d-至 C_ 1+G4+GG3H2 y五 一 1 G G2G 乌 41 1+Q2Hl+GQ3H2 G3QQQ3 C乌%+G2国 Q G?)4(d)传递函数：c _ G,G2元-1 +G 也+G/2 +G 02|G
9、2+6。2%2-7解：通过方块图的变换，系统可等价为下图：5Ga1 +G3 H3C(S)9G.I+G 晶G空G国5G+1A+1色G1则 i+G 品+a n2+GGQ3Hl则(2JG3与 1+G(1+G ).一生_3 G2 I+G2H3_ 一(1+G2 昆)-1+G2H3 +&%+GG#3Hl2-8解:S+Q*2G()=D34_ 二MM，+(M i d+M z 5+；D3+M?5 3 +M|大+M zM+D i 5 +D 6 +D 2 fM/+出*2+5 Q +D +Ehh2-20解：(t)=(sinwt)-l(t-t0)=s i n W f)+或-to)=s i n H -f o)co w音
10、+s i n w co地一以也-t0)()=s i n w(/Q),1(/Q)玛 如c。吟式吸/e*.月(s)=e-/2-21解：（1）GS加此短+q （M+峪）短+（及此+K2Ml）+q（&+及A+&（2、3、4）缺2-22以后缺第三章3-1 解:1%（S）_ 正 _ 1。式$）7+_-c s+isc1 _ 1ixltf x4xlO,S,+l=4S+1T=4（秒）.多（4秒g 0.63 2（伏）%（30秒）/1（伏）3-2%（s）=s+1%（s）+55+6-1 27+2 S+3所以，其单位脉冲响应函数为马(。=(-+%3).()3-3解:1%（5）_ 正 RCS+13（S）一 R+J _ _
11、2RCS+1SCS+l-2S+1%。）二必 0 +招=1+（2）1（。（伏）。0=瑞1/二 瑞 仔2_SN W e -2)l(伏)%(力=%。+/1=1 +(/_2)1 Q)(伏)其响应曲线如下图所示：3-4解:（2）该一阶惯性环节的时间函数T=4（秒）当 x ）=（0.5）1 +（0.5）T（l 航-1 Q-4剂）厘米时，y（0秒）=0 （厘米）y（4秒）=0.5 x 0.6 3 2=0.3 1 6（厘米）y（8秒）=0.5 x 0.86 5+0.5 x 0.6 3 2=0.74 9（厘米）y（4 0秒）=1（厘米）y（4 0 0秒）=X厘米）B（o o）=0（厘米）3-5系统闭环传递函数为
12、4x 0(s)=s(s +5)_ 4 _ 4(s)i+4 -，+5S+4-H L)(s+4)s(s+5)当.(t)=1(。时，xi(s)=-s4 1%二 当 乜($)=1_ 5_ +工=_4_ 1%(s)s s +1 s+4 (y+D(y+4)s贝 u x XO =l(O-en-l(O +-e -l(t)系统闭环传递函数为4x(s)_ s(s +9 4 4-W(s)1+4 -，+5S4 4 -s(s+5)(2 邀(/)=5(。时,%(s)=14 4x 0(s)=%G)=-1-%G)5+1 5+44-贝 U 工 熊)=,H埒)+2”S 4 4)(s 3-6解:工。_ s(0.i y+1)F s
13、e.i s+i)x,(s)1 I kS(0.1 5,4-1)_1 及-?+l Qy+l Qi t则 c on=A/10纥例=第卡布=1 0解 2 x 0.5 x/f 二 1 0得闭环阻尼比为0.5 时所对应的K=1 03-7解:则 当 介。=1,不产生振荡。当 介圭“产生振荡。当4=/=等幅振汤。即上=（时，系统为临时界阻尼，系统即时，系统为过阻尼，系统亦不即 上=8时，系统为零阻尼，系统产生3-8解:解I将微分方程两边取拉氏变换，得52y+举 改）+Y（M 二则y（s）iX(s)，+当+1.XO m ax -X0 0)0 1(。3-111 0%(s)_ s(s+l)%(s)1+i o(i+v
14、)1 0S(S +1)X o(21+中_ 1 0 _$2 +Q+1 0肥)$+1 0_ 3A_一?+(l +1 0 )s +3.1 62依题意，有1+1 叱=2 4 2 x 0.5 x 3.1 6解之，得 旬=0.2 1 6即为所求。3-12解：网 由 知，x g _停K当%()=10 时，Z0(/)=(l-c o s ji)l(/)_ =_(匹ij*000=1 0万另有 M(c o s#)+Q-幻 l-c o s g。-%)=1将t=h=10Pi,L=10,J=1000代人上式,潺 K 1-COS(U-X10T+(1-.viooo _解 之，得K=0.51-cosJ-xO)=1H0003-1
15、4 解:3-15又有色。=为=）=硕）+啦）=B +K q（/）=丹 咐）3-16依题意，有M e -%-加 二为口4 Kg JS2+fS+K3-17解:则叫7”金.当自 =如 1时其)=&1-sin J l-7*+c o iG 1工=cJ1-针t+cos,3X0(S)S(S+3)石 +_ L _区 S+3)32-5a+2xO,5x3S,+3a则，=0.5 4=3 ra d/s_ 伙 0%:.Mp=e-e a 63%t _ J r-c o 5 i，_ re-cos-10.5，一 3V1-0.523 3t=-=2(S)0.5x3=0.806(S)3-183-19解：令4=75%,%=2 5%则
16、1+Hln0.752K l-AT4 冗-7e On 0.25)21+-7&_ 3 0 75)石二;(In 0.25)2=19.6即为所求。(1)X0(E)=(1+0.2/5 一 1.2 1(。EI V/E 1 0.2 1.2则 X。(S)=+-S S+60 S+10_ 600-S(S+60)(S+10)又已知匕()=1()则 X，(S)=：.Xo(S)600 1,%(S)S(S+60)(S+10)S_ 600-(S+60)(S+10)X。(S)_ 600区 3)=(S+60)(S+10)=_(10 后S2+2x 笠.1 0,S +(10 后：.吗=10y/6(rad/s),7,介三3-20解:K_ S(S+1。)=_ _ _ _ _ _ _ _(衣 X 1 +_2 _ S?+2.三.、&+(麻)S(S +10)尿 解介方=0.5得 K=1O O则 8n=y K=10(ra d/s)33 K3=x l。=0.6（秒）第 一 金 匚M p eg?=g =16.3%.=1=0.36 3(秒)%Ji-1 10 x V l-0J23-21 解:依题意，有mL A(i)-j c u(Z)-K a(
