《机械控制工程基础第二版课后答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械控制工程基础第二版课后答案（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、机械控制工程基础第二版课后答案【篇一：控制工程基础王积伟 _ 第二版 _ 课后习题解 答 （完整） 】解： 1）工作原理：电压u2 反映大门的实际位置，电压u1 由开（关）门开关的指令状态决定，两电压之差 u = u1 u2驱动伺服电动机，进而通过传动装置控制大门的开启。当大门在打开位置， u2 = u上:如合上开门开关，u1=u上，4u = 0,大门不动作；如合上关门开关，u1=u下，AuO,大门逐渐关闭，直至完全关闭，使 AumO。当大门在关闭位置，u2=u下：如合上开门开关，u1=u上，Au0, 大门执行开门指令，直至完全打开，使 AumO;如合上关门开关， u1=u下，u = o,大门
2、不动作。2）控制系统方框图4解： 1）控制系统方框图2） 工作原理：a）水箱是控制对象，水箱的水位是被控量，水位的给定值 h由浮球顶杆的长度给定，杠杆平衡时，进水阀位于某一开度，水位保持在给定值。当有扰动（水的使用流出量和给水压力的波动）时，水位发生降低（升高），浮球位置也随着降低（升高），通过杠杆机构是进水阀的开度增大（减小），进入水箱的水流量增加（减小），水位升高（降低），浮球也随之升高（降低），进水阀开度增大（减小）量减小，直至达到新的水位平衡。此为连续控制系统。b） 水箱是控制对象，水箱的水位是被控量，水位的给定值h 由浮球拉杆的长度给定。杠杆平衡时，进水阀位于某一开度，水位保持在给定
3、值。当有扰动（水的使用流出量和给水压力的波动）时，水位发生降低（升高），浮球位置也随着降低（升高），到一定程度后，在浮球拉杆的带动下，电磁阀开关被闭合（断开），进水阀门完全打开（关闭），开始进水（断水），水位升高（降低），浮球也随之升高（降低），直至达到给定的水位高度。随后水位进一步发生升高（降低），到一定程度后，电磁阀又发生一次打开（闭合）。此系统是离散控制系统。 2-1 解：（c）确定输入输出变量（u1 , u2） u1?i1r1?i2r2u2?i2r2u1?u2?1c?（i dt2?i1)dt得到： cr2du2?(1?r2r1)u2?cr2du1dt?r2r1u1一阶微分方程(e)确定
4、输入输出变量(u1 , u2) u1?ir1?ir2? i? u1?u2r1c?idt消去 i 得到： (r1?r2) 一阶微分方程 du2dt?u2c?r2du1dt?u1c第二章2-2解：1)确定输入、输出变量f(t) 、 x2f(t)?fk1(t)?fb1(t)?fb3(t)?m1fb3?f?f?m2dx2(t)dtdx1dt22dx1(t)dt222 )对各元件列微分方程：fk1?k1x1;fb1?b1fb3?b3d(x1?x2)dt;fk2?k2x223 )拉氏变换：f(s)?k1x1(s)?b1sx1(s)?b3sx1(s)?x2(s)?m1sx1(s)b3sx1(s)?x2( s
5、)?k2x2(s)?b2sx2(s)?m2sx2(s)24 )消去中间变量：f(s)?b3sx2(s)?(b1s?k1?b3s?m1s)2b3s?k2?b3s?m2sb3s2x2(s)5 )拉氏反变换：m1m2dx2dt44?(b1m2?b2m1?bsm2?b3m1)dx2dtdx2dt33?(b1b3?b1b2?bsb2?k1m2?m1k2)dfdtdx2dt22?(k1b2?k1b3?k2b1?k2b3)?k1k2x2?b32-3 解：(2)2s?1?1s?22e?t?e?2t( 4 )19119s?4e?4t?19119s?1?t?1123(s?1)?t?e?13te1(s?1)2( 5
6、) ?2(s?2)?2(s?1)?2e?2t?2e?t?te?t( 6 )?0.25?2ss?42?0.5?2?2s?42?2s?1?2.5s?t?0.5cos2t?sin2t?2e?2.52-5解： 1)d(s)=0, 得到极点： 0,0,-2,-5m(s)=0, 得到零点： 1 ， ? ， ? ， ? 2) d(s)=0, 得到极点： 2，1 ， 2 m(s)=0, 得到零点： 0 ， 0 ，1 3) d(s)=0, 得到极点： 0 ，2，?1?j32m(s)=0, 得到零点： 2， ? ， ?4) d(s)=0, 得到极点： 1 ， 2 ， ? m(s)=0, 得到零点： ?2-8解：
7、1 ) a )建立微分方程?mx(t)?f(t)?fk1(t)?fk2(t)f(t)?abfi(t)fk1(t)?k1x0(t)fk2(t)?k2(x0(t)?x(t)fk2(t)?fb(t)?bdx(t)dtb) 拉氏变换msx0(s)?f(s)?ff(s)?abfi(s)2k1(s)?fk2(s)fk1(s)?k1x0(s)fk2(s)?k2(x0(s)?x(s)fk2(s)?bsx(s)c)画单元框图(欣)d)画系统框图?mx0(t)?fk(t)?fb1(t)?fb2(t)fk(t)?k(xi(t)?x0(t)2)a) 建立微分方程：fb1(t)?b1fb2(t)?b2d(xi(t)?x
8、o(t)dtdxo(t)dtmsxo(s)?fk(s)?fb1(s)?fb2(s)2b) 拉氏变换：fk(s)?k(xi(s)?xo(s)fb1(s)?b1s(xi(s)?xo(s)fb2(s)?b2sx0(s)c) 绘制单元方框图(略)4)绘制系统框图【篇二：机械工程控制基础第二版答案】p 2342 机械控制工程基础第二章答案】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,xo表示系统输出，xi表示系统输入，哪些是线性系统？?o?2x （3） ?o?2x？2x？2x （2） ？2x？2tx？2x xxx oo o i o o o i ？2x？2x（4） ？2xx？2tx？2
9、x xx oo i o o o o i 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 xi 表示输入位移， xo 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？x？）？cx？m？ c（xx1 i o 2 o?(c?c)x? ?o?cxm?xo121x, 并由牛顿定律有i(2)对图(b)所示系统，引入一中间变量 ?x?)(x?x)k?c(xi1o(1)(2)?x?)?kxc(
10、xo2o消除中间变量有?kkx?ckx? c(k?k)x12o12o1i(3)对图(c)所示系统，由牛顿定律有 ?x?)?k(x?x)?kxc(xio1io2o?(k?k)x?cx?kx cxo12oi1i2.3 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i1为流过ri的电流,i为总电流，则有1 u?ri?idtcu?u?rio22io111u?u?(i?i)dtcio11消除中间变量,并化简有1?(1?)u?cruucrrc1?(?)u?u?crucrrc1112oo22222112iii1221o(2)对图(b)所示系统，设i为电流，则有
11、1 u?u?ri?idt c1 u?idt?ri cio11o22消除中间变量,并化简有11)1(r?r)u(?uu?ru?ccc12o o2i i1222.4 求图(题 2.4)所示机械系统的微分方程。图中 m 为输入转矩,cm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?rk(r?x)?c?m?j?c? k(r?x)?m?xxx, 即可得到系统动力学方程22?(rkm?cc?kj)?k?mj?(mc?cj)?( cr?c ) ?cm?km?mm(4) mm m2.5输出y(t)与输入x(t)的关系
12、为y(t户2x(t)+0.5x3(t) 。(1)求当工作点为 xo=0,xo=1,xo=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3=0,=1,=2 分别代入 y(t)= 2x(t)+0.5xoxoxox(t) 中, 即当工作点为 xo=0,xo=1,xo=2 时相应的稳态输出值分别为 yo?0,y?2.5, y?8 。o2 2) 根据非线性系统线性化的方法有，在工作点(非线性函数展开成泰勒级数,并略去高阶项得x,y)o o 附近 ,将y?y?2x?0.5x?(2?1.5x)|x?x?x32oo
13、 oo? 若令 x ?y?(2?1.5x)|x?x2 o ?x?x,y?y02有y?(2?1.5x)x2020当工作点为xo?时,y?(2?1.5x)x?2x202当工作点为xo?1 时, 当工作点为xo?时,y?(2?1.5x)x?3.5x y?(2?1.5x)x?8x2.6 已知滑阀节流口流量方程式为 q?cwxv，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； xv 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(xv , p)在预定工作点f(xo ， po) 处按泰勒级数展开为q?f(xvo,po)?(?f?xv?f)(xvo,po)?xv?(?p)(xvo,po)?p?消除高阶项，有q?f(xvo,po)?(?f?xv?f)(xvo,po)?xv?(?p)(xvo,po)?p?q?f(xv,p)?f(xvo,po)?f(xvo,po)?(?f?xv)(xvo,po)?xv?(?)(xvo,po)?p?f(xvo,po)p?f?(?f?xv?f)(xvo,po)?xv?(?p)(
