《机械控制工程试卷十一及其答案详解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械控制工程试卷十一及其答案详解（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、机械控制工程试卷十一及其答案详解一、分析题 （本题共 1小题，共 10分）图1.1所示为一液面控制系统。图中Ka为放大器的增益，D为执行电动机，Nd为减速器。试分析该系统的工作原理，并按输出量的变化规律看，判断它属于什么类型的控制系统。图 1.1 液面控制系统原理图一、分析题（本题共1 小题，共10 分）（1）答案要点：当水箱中液面高度为所设定的高度时，电位E =0,进水阀关闭，液面高度维持n不变；当放水阀打开，使水箱液面下降时，浮子随液面下降，并带动滑动触头下滑，致使电位E 0,经放大器K控制电动机D转动，从而调节进水阀打开，水位不断上升，此时浮子也随着 na升高，电位E仍然大于0,但不断减
2、小，经放大器带动电机转动变慢，进水阀开度减小，直到水n位回复到设定高度，电位E =0，电动机停转，进水阀关闭；（9分）n（2） 答案要点：该系统为自动调节系统（或称恒值系统）。（1 分）2、简化图2.2所示方框图，求得系统的传递函数o（s）。（5分） X （ s ）2、（ 5 分） 答案要点移动第二个分支点 到 G1 环节之后， 化简得，二、图解题（本题共 3小题，共20分）1、图2.1为一个反馈控制系统的开环 Nyquist 曲线，根据图上已知的条件，试用奈氏判据 判定该闭环系统的稳定性。（5 分）、图解题：（本题共 3小题，共20 分）1、（5分）（1）答案要点：从图上分析，N=-1+1
3、= 0。（3分）（2）答案要点：因为P=0,所以P=2N=0,所以系统稳定。（2分）G (s)Ig (s) + G (s)1341 + G (s)G (s)G (s)1243、某单位负反馈系统的开环传函是最小相位传递函数，由实验得到其开环对数 幅频特性曲线，经修正得到其渐近线如图 2.3 所示，试确定该系统的闭环传递函数 GB（s）（10 分）3、（10 分）（1）答题要点：从图上可知，该开环传递函数含有一个比例环节、两个惯性环节、 个导前环节。（1 分）11（2）答题要点：（2 分）惯性环节， 二 0.05,. T 二二 20, G （s）二Ti1 0.05120s +111w = 0.1,
4、. T = 10, G （s）=T21 0.1210 s +11（2 分）导前环节，w = 0.5, T =2, G （s） = 2s +1 ；T33 0.53（2分）比例环节，在低频段，L（w ）=20 = 20lgK, 故 K=10；故其 GK(s)=10(2 s +1)(20 s +1)(10 s +1)；（1 分）图 3.12 分)G (s)10(2s +1)(3)答案要点：GB(s)=K =B 1 + G (s)200s 2 + 20s +11K三、作图题：（本题共2小题，共 20分）1、已知系统的传递函数G（s）= 曙:，试作出其Nyquist概略图。（5分）三、作图题：（本题共
5、2小题，共20 分）1、（5 分）如图 3.1 所示。2、已知系统的开环传递函数为张尸爲签，试画出其开环Bode概2、（15分）如图3.2 所示，（1）答案要点：确定典型环节的构成及其转角频率；（3 分）（2）答案要点：确定比例环节，延长线过（1，-6）（3 分）（3）答案要点：画出对数幅频特性概略图；（5 分）（4）答案要点：画出对数相频特性概略图。（4 分）图 3.2编号6重科院（）考字第（）号 第四、计算题：（本题共4小题，共 50分）1、图4.1（a）、（b）表示刚性杆AA 通过弹簧和阻尼器悬挂在天花板上，假定 在t=0时,一人重50kg向上跳起并抓住杆AA。忽略弹簧阻尼器及杆的质量，
6、 杆AA /用多久可以稳定下来？最大超调值是多少米？设粘性阻尼系数c=500Ns/m，弹簧刚度系数k=3000N/m。（15分）机械系统(b) t0/四、计算题（本题共4 小题，共50分）1、（15 分）（1）答案要点：列写微分方程，并求出系统传递函数为X (s)F(S)1ms 2 + cs + kKa 2ns 2 + 23 s 2nn3 分)2）答案要点：根据已知，E =盹=7.746s -1m 502 分)3)5002：50 x 3000_ 0.645，M _ e-5/T-E2 x 100% _ 7.03% , (4 分); P(4) 答案要点：终值定理limx(t) _ limsX (s
7、) _ lims 50 X 9.81-_ 0.1635mt T8s T0s T0sms2 + cs + k3 分)(5) 答案要点：最大超调值为，0.1635X7.03%=11.5mm (1分)44（6）答案要点：稳定下来的时间即调整时间，取A _ 2%,t _ 0.8ss Ea0.645x 7.746n2 分)2、单位负反馈系统的开环传递函数为孤=吊站0）试用R0Uth判据判别其闭环系统的稳定性。（10 分）20( s +1)2、（10 分）答案要点：求得Gb（沪s3 + 9s2 +10s + 20 ；（分）110（2）答案要点：系统的特征方程为D（s）二s3 + 9s2 +10s + 20
8、二0 ,s3特征方程式的各项系数均大于零，满足控制系统稳定的必要条件。（2分）$2920（3）答案要点：（4分）根据Routh稳定判据，由特征方程系数构成的劳斯数列为，s17.780（4）答案要点：（2分）劳斯数列中第一列的各元素均大于零，系统满 足稳定的充分条件，因此系统是稳定的。s02003、已知系统如图4.3所示，输入信号为斜坡信号xi（t） =3t,干扰信号也为斜3、（15分）求得由参考输入信号产生的稳态偏差8 ss1= K = -I二5（6分）（2）答案要点：求得由干扰信号产生的稳态偏差 2= -1 ； （8分）ss25（3） 答案要点：E =82 = 0。（1 分）1 24、设单位反馈系统的开环传递函数GK（s）=K，试求系统的相位裕K s （s 2 + 3s + 9）Kj（9 一2 + j3）度y =45。时的K值。（10分）4、（10分）（1）答案要点：求得开环频率特性GK（jw ）=A）=.;申（）=一90 arctg； （3 分）（9一 2）2 + 9 29 一233（2）答案要点：丫二 180o+ p （ ）二 90。 arctg二 45。n 二 1c9一 29一 2c = 1.854s-1 （4 分）cK（3）答案要点：A（ ） = 一= 1 n K = 14.58 （3 分）c （92）2 + 92ccc
