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历年机械工程控制基础试卷及答案

历年机械工程控制基础试卷及答案
历年机械工程控制基础试卷及答案

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全国2001年10月机械工程控制基础试题参考答案

课程代码:02240

一、单项选择题(本大题共30小题,每小题1分,共30分)

1.A

2.B

3.C

4.D

5.B

6.C

7.B

8.D

9.A 10.C 11.A 12.C 13.C 14.B 15.C 16.B 17.A 18.B 19.A 20.D 21.A 22.A 23.D 24.B 25.D 26.A 27.A 28.D 29.D 30.A

二、填空题(本大题共5小题,每空1分,共10分)

31.初始条件为零 输入量的拉氏变换 32.初始状态 最终状态

33.负实根或负实部的复数根 复平面的左半平面

34.0

∞ 35.正弦输入 幅频和相频

三、简答题(本大题共4小题,共16分)

36.5.01

21=ξ=ξω=ωn n

37.t d 延迟时间 t r 上升时间 t p 峰值时间 M p 超调量 t s 调节时间

t d 、t r 、t p 、t s 反映系统的快速性 M p 反映系统的相对稳定性。 38.定义:是开环频率特性幅值为1时对负实轴的相位差值。即从原点到奈氏图与单位圆交点的连线与负实轴的夹角。 计算公式:

)(180c ω?+?=γ

在极坐标下表示为

39.相位超前校正特点:

①增加相位余量γ,提高稳定性

②增加幅值穿越频率c ω,提高快速性 ③增加高频增益(或高通滤波器),抗干扰能力下降。 四、计算题(本大题共6小题,共44分) 40.系统的微分方程为

22dt x

d m )t (Kx dt dx B )t (f =--

)t (f )t (Kx dt dx

B dt

x d m 22=++

拉氏变换得:(零初始条件)

)s (F )s (KX )s (BsX )s (X ms 2=++ K

Bs ms 1

)s (F )s (X 2

++=∴

41.2212121H G G L ,H G L -=-=

1G G P 1211=?= 221122

1H G G H G 1G G )s (R )s (C ++=

1211H G 11P +=?= 2

21121

2H G G H G 1H G 1)s (N )s (C +++=

42.

1.)

2s (s )2S (S 4n 2n

ξω+ω=+

???

?

?=ξω=ξ→=ω∴2

25.02n n 2.%5.16%100e M 2

1p =?=ξ-ξπ

-

)s (32

5.03

3t n s =?=ξω=

43.0K s 9s 6s K )3s (s )s (D 2

3

2

=+++=++= 由劳斯判据:

K

s 0

6K 54s K

6s 91s 012

3

-

第一列系数大于零,则系统稳定得54K 0<<

又有:K

9

e ss =≤2.25

可得:K ≥4 ∴ 4≤K <54 44.

1.)100s )(01.0s (s 100

)1100

s )(101.0s (s K )s (G ++=++=

?????

=∴=ω

100

K dB

80K lg 20 2.

45.系统的开环传递函数为1

s 2

)s (W 1)s (W )s (G +=

-=

11

2

|)j (G |2c

c =+ω=

ω,解得3c =ω

?=?-?=ω-?=ω?+?=γ-12060180tg 180)(180c 1c

又∞=ωg ∞=∴g K

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全国2002年10月自学考试机械工程控制基础试卷

课程代码:02240

一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案,并将其号码填在题干的括号内。每小题1.5分,共30分)

1.控制工程主要研究并解决的问题之一是( ) A.系统已定,输入不确定,求系统的输出 B.系统已定,输入已知,求系统的输出(响应) C.系统已定,规定系统的输入

D.系统不定,输入已知,求出系统的输出(响应)

2.f(t)如图所示 则L [f(t)]为( )

A.s 1e -2t

B. s 2e -2s

C. s 1e -2s

D. s

1e -ts

3.已知F(s)=1)

s(s 1

+,则L -1[F(s)]为( )

4.已知F(s)=L [f(t)],若F(s)=1

2s s 12

++,则f(t)|t ∞→=?( )

A.

21 B.1 C.3

1

D.0 5.下列系统中为线性系统的微分模型为:( )

A.dt

)

t (dx )t (x )dt )t (dx (

12dt )t (x d 16

i 0202

02=++

B.)t (x )t (x 24dt

)

t (dx 12

dt )t (x d 16

i 00202=++ C.)t (x )t (x 24dt

)

t (dx 12

)dt )t (x d (

16i 0022

02=++ D.)t (x )t (x )t ln(24dt

)

t (dx 12

e dt )t (x d 16

i 00t 2

02=?+?+ 6.对于定常控制系统来说,( )

A.表达系统的微分方程各项系数不随时间改变

B.微分方程的各阶微分项的幂为1

C.不能用微分方程表示

D.系统总是稳定的

7.系统方框图如图所示,则系统的闭环传递函数为( )

A.

G(S)H(S)

1

G(S)H(S)+

B.

G(S)-1

H(S)G(S)?

C. 1+G(S)·H(S)

D.G(S)H(S)

1

G(S)+

8.二阶系统的传递函数为4)

0.5)(s (s 10

++,则系统增益为( )

A.10

B.0.5

C.4

D.5

9.若系统的单位脉冲响应为e -2t +2e -t ,则系统的传递函数为:( )

A.1s 22s 1++

+ B.1

s 2s 32++ C.s

2e 2s 1-+ D.

s

e 1

s 1-+ 10.某系统的传递函数为2)

1)(s (s 5

++系统的零极点为( )

A.极点s 1=-1, s 2=-2,零点s 3=5

B.极点s 1=1, s 2=2

C.极点s 1=-1, s 2=-2

D.极点s 1=1, s 2=2,零点s 3=-5

11.下列信号中,哪个用来定义二阶系统的瞬态响应指标( )

A.单位阶跃

B.单位脉冲

C.单位斜坡

D.单位正弦 12.系统如图 ,其稳态误差定义为( )

A.e ss =0

s lim →SG(S) B.e ss =∞

→s lim te(t)

C.e ss =∞

→t lim e(t) D.e ss =0

t lim →e(t)

13.某系统传函数为G(s)=τ

+s k

,则转角频率为( ) A.

τ

1

B.τ

C.k/τ

D.k τ 14.控制系统中( )

A.系统型次越高,增益K 越大,系统稳定误差越大

B.系统型次越高,增益K 越大,系统稳定误差越小

C.系统阶次越高,增益K 越大,系统稳定误差越小

D.系统阶次越高,稳态误差越大

15.在设计控制系统时,稳定性判断( )

A.不必判断

B.绝对必要

C.有时是必要的

D.根据系统而定 16.系统的正弦响应是指( )

A.不论输入为何种信号,输出都为正弦时的情况

B.对系统输入一系列不同频率正弦信号时,输出的响应变化情况

C.对系统输入一个固定的频率正弦信号时,输出的响应变化情况

D.对系统输入一系列幅值不同的正弦信号时,输出的响应变化情况 17.劳斯判据应用于控制系统稳定性判断时是针对( )

A.闭环系统的传递函数

B.开环系统的传递函数

C.闭环系统中的开环传递函数的特征方程

D.闭环系统的特征方程 18.为了增加系统的稳定性裕量,可以( )

A.减小系统的增益

B.增大系统的增益

C.减小输入信号

D.使用开环系统 19.所谓校正(又称补偿)是指( )

A.加入PID 校正器

B.在系统中增加新的环节或改变某些参数

C.使系统稳定

D.使用劳斯判据

20.二阶振荡环节G(s)=

2n

n 22n

s 2s ω+ζω+ω的幅频特性( )

A.ζ越大,谐振峰越高

B.ζ越小,谐振峰越高

C.ωn 越小,谐振峰越高

D.ωn 越大,谐振峰越高 二、填空题(每空0.5分,共10分)

21.闭环系统是指系统的________对系统有控制作用,或者说,系统中存在________的回路。 22.设计控制系统基于以下几个要求:________性、________性、________性和________性。 23.传递函数通过________与________之间信息的传递关系,来描述系统本身的动态特征。 24.系统在外加激励作用下,其________随________变化的函数关系称为系统的时间响应。

25.频率响应是系统对________输入的________。

26.若系统传递函数G(S)的所有________均在S 平面的________,则系统称为最小相位系统。 27.一个系统稳定的必要和充分条件是,其特征方程的所有的根都必须为________或________。也即稳定系统的全部根Si 均应在复平面的________。

28.PID 校正器是能够实现P________,I 和D________控制作用的校正器。 三、简答题(每小题5分,共20分)

29.(5分)什么是反馈(包括正反馈和负反馈)?什么是闭环控制系统?

30.(5分)单位反馈系统的前向通道传递函数为G k (s)=1)1)(cs s(bs a

++,a 、b 、c 为大于0的

常数。

(1)试写出静态误差系数K p 、K v 和K a 。

(2)当系统输入为单位斜坡函数时,系统有无稳态误差,若有为何值? 31.(5分)简述系统相对稳定性的概念?何为相位裕量?(画图说明) 32.(5分)串联相位超前校正时瞬态响应作了何种改善?简述原理。 四、计算题(共40分)

33.(6分)某系统方框图如下,求使系统稳定的f 值范围。

34.(6分)写出图示系统的传递函数,并写出系统的ωn 和ζ。

35.(6分)化简下列方框图,并写出传递函数。

36.(6分)某系统如图

试求该系统的峰值时间、最大超调量(单位阶跃输入)

37.(8分)设单位反馈系统的开环传递函数G(s)=1)1)(s (2s 10

++

试求闭环的Mr,ωr 和ωd

38.(8分)已知系统开环传递函数为G(s)=)1100

s )(12s (s )110s

(

1000+++ (1)试画出传递函数对应的渐近线幅频特性曲线;

(2)试画出相应的近似相频特性曲线; (3)系统是否稳定,为什么?

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全国2001年10月机械工程控制基础试题

课程代码:02240 第一部分 选择题

一、单项选择题(本大题共30小题,每小题1分,共30分)在每小题列出的四个选项中只

有一个选项是符合题目要求的,请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1. 开环系统与闭环系统最本质的区别是( )

A.开环系统的输出对系统无控制作用,闭环系统的输出对系统有控制作用

B.开环系统的输入对系统无控制作用,闭环系统的输入对系统有控制作用

C.开环系统不一定有反馈回路,闭环系统有反馈回路

D.开环系统不一定有反馈回路,闭环系统也不一定有反馈回路 2. 若f t t t (),,=??

??00515

≤<≥,则L f t [()]=( )

A.e s

s

-

B.e s

s

-5

C.1s

D.15s

e s

3. 已知f t t ().,=+051其L f t [()]=( ) A.s s +052

. B.052

.s C.

121

2s s + D.

12s

4. 下列函数既可用初值定理求其初始值又可用终值定理求其终值的为( )

A.

5

252

s + B.

s

s 2

16+ C.12

s -

D.12

s + 5. 若f t te t

()=-2,则L f t [()]=( )

A.

12s + B.

1

22()s +

C.12

s - D.

1

22

()

s - 6. 线性系统与非线性系统的根本区别在于( )

A.线性系统微分方程的系数为常数,而非线性系统微分方程的系数为时变函数

B.线性系统只有一个外加输入,而非线性系统有多个外加输入

C.线性系统满足迭加原理,非线性系统不满足迭加原理

D.线性系统在实际系统中普遍存在,而非线性系统在实际中存在较少 7. 系统方框图如图示,则该系统的开环传递函数为( )

A .10

51s + B .2051

s s +

C.

10

251s s ()

+

D.2s

8. 二阶系统的极点分别为s s 12054=-=-.,,系统增益为5,则其传递函数为( )

A.

2

054(.)()s s --

B.

2

054(.)()s s ++

C.5

054(.)()

s s ++

D.

10

054(.)()

s s ++

9. 某系统的传递函数为2

s 5

)s (G +=,则该系统的单位脉冲响应函数为( ) A.52e t - B.5t C.52e t

D.5t

10. 二阶欠阻尼系统的上升时间t r 定义为( )

A.单位阶跃响应达到稳态值所需的时间

B.单位阶跃响应从稳态值的10%上升到90%所需的时间

C.单位阶跃响应从零第一次上升到稳态值时所需的时间

D.单位阶跃响应达到其稳态值的50%所需的时间

11. 系统类型λ、开环增益K 对系统稳态误差的影响为( ) A.系统型次λ越高,开环增益K 越大,系统稳态误差越小 B.系统型次λ越低,开环增益K 越大,系统稳态误差越小 C.系统型次λ越高,开环增益K 越小,系统稳态误差越小 D.系统型次λ越低,开环增益K 越小,系统稳态误差越小 12. 一系统的传递函数为G s K

Ts ()=+1

,则该系统时间响应的快速性( ) A.与K 有关 B.与K 和T 有关

C.与T 有关

D.与输入信号大小有关

13. 一闭环系统的开环传递函数为G s s s s s ()()

()()

=+++83232,则该系统为( )

A.0型系统,开环增益为8

B.I 型系统,开环增益为8

C.I 型系统,开环增益为4

D.0型系统,开环增益为4

14. 瞬态响应的性能指标是根据哪一种输入信号作用下的瞬态响应定义的( ) A.单位脉冲函数 B.单位阶跃函数 C.单位正弦函数 D.单位斜坡函数 15.二阶系统的传递函数为G s Ks s ()=

++2

21

2

,当K 增大时,其( ) A.无阻尼自然频率ωn 增大,阻尼比ξ增大 B.无阻尼自然频率ωn 增大,阻尼比ξ减小 C.无阻尼自然频率ωn 减小,阻尼比ξ减小 D.无阻尼自然频率ωn 减小,阻尼比ξ增大

16. 所谓最小相位系统是指( )

A.系统传递函数的极点均在S 平面左半平面

B.系统开环传递函数的所有零点和极点均在S 平面左半平面

C.系统闭环传递函数的所有零点和极点均在S 平面右半平面

D.系统开环传递函数的所有零点和极点均在S 平面右半平面 17. 一系统的传递函数为G s s ()=+10

2

,则其截止频率ωb 为( ) A. 2rad s / B.0.5rad s / C.5rad s /

D.10rad s /

18. 一系统的传递函数为G s K

s Ts ()()

=

+1,则其相位角?ω()可表达为( )

A.--tg T 1

ω B.-?--901

tg T ω C.901

?--tg T ω

D.tg T -1

ω

19. 一系统的传递函数为G s s ()=+2

2

,当输入r t t ()sin =22时,则其稳态输出的幅值为( ) A.2 B.22/ C.2 D.4

20. 延时环节e s ->ττ()0,其相频特性和幅频特性的变化规律是( )

A.?ωω(),()=?=900L dB

B.?ωωτω(),()=-=L 1 dB

C.?ωωωτ(),()=?=90L dB

D.?ωωτω(),()=-=L 0 dB

21. 一单位反馈系统的开环传递函数为G s K

s s s ()()()

=

++12,当K 增大时,对系统性能

能的影响是( ) A.稳定性降低 B.频宽降低 C.阶跃输入误差增大 D.阶跃输入误差减小 22. 一单位反馈系统的开环Bode 图已知,其幅频特性在低频段是一条斜率为-20dB dec

/的渐近直线,且延长线与0dB 线的交点频率为ωc =5,则当输入为r t t ().=05时,其稳态误差为( ) A.0.1 B.0.2 C.0

D.0.5

23. 利用乃奎斯特稳定性判据判断系统的稳定性时,Z P N =-中的Z 表示意义为( ) A.开环传递函数零点在S 左半平面的个数 B.开环传递函数零点在S 右半平面的个数 C.闭环传递函数零点在S 右半平面的个数 D.闭环特征方程的根在S 右半平面的个数

24. 关于劳斯—胡尔维茨稳定性判据和乃奎斯特稳定性判据,以下叙述中正确的是

( )

A.劳斯—胡尔维茨判据属代数判据,是用来判断开环系统稳定性的

B.乃奎斯特判据属几何判据,是用来判断闭环系统稳定性的

C.乃奎斯特判据是用来判断开环系统稳定性的

D.以上叙述均不正确

25.以下频域性能指标中根据开环系统来定义的是( ) A.截止频率ωb B.谐振频率ωr 与谐振峰值M r C.频带宽度

D.相位裕量γ与幅值裕量kg

26. 一单位反馈系统的开环传递函数为G s K

s s K ()()

=

+,则该系统稳定的K 值范围为

( )

A.K >0

B.K >1

C.0<K <10

D. K >-1

27. 对于开环频率特性曲线与闭环系统性能之间的关系,以下叙述中不正确的有( ) A.开环频率特性的低频段表征了闭环系统的稳定性 B.中频段表征了闭环系统的动态特性 C.高频段表征了闭环系统的抗干扰能力

D.低频段的增益应充分大,以保证稳态误差的要求

28. 以下性能指标中不能反映系统响应速度的指标为( ) A.上升时间t r B.调整时间t s C.幅值穿越频率ωc

D.相位穿越频率ωg

29. 当系统采用串联校正时,校正环节为G s s s c ()=

++1

21

,则该校正环节对系统性能的影响是( )

A.增大开环幅值穿越频率ωc

B.增大稳态误差

C.减小稳态误差

D.稳态误差不变,响应速度降低 30. 串联校正环节G s As Bs c ()=++1

1

,关于A 与B 之间关系的正确描述为( ) A.若G c (s)为超前校正环节,则A >B >0 B.若G c (s)为滞后校正环节,则A >B >0 C.若G c (s)为超前—滞后校正环节,则A ≠B

D.若G c (s)为PID 校正环节,则A=0,B >0

第二部分 非选择题

二、填空题(本大题共5小题,每小题2分,共10分)

31.传递函数的定义是对于线性定常系统,在 的条件下,系统输出量的拉氏变换与 之比。

32.瞬态响应是系统受到外加作用激励后,从 状态到 状态的响应过程。

33.判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为 ,即系统的特征根必须全部在 是系统稳定的充要条件。 34.I 型系统G s K

s s ()()

=

+2在单位阶跃输入下,稳态误差为 ,在单位

加速度输入下,稳态误差为 。

35.频率响应是系统对 的稳态响应,频率特性包括 两种特性。

三、简答题(共16分) 36.二阶系统的传递函数为

1

1

2s s ++,试在左图中标出系统的特征根在S 平面上的位置,

在右图中标出单位阶跃曲线。

37.时域动态性能指标有哪些?它们反映系统哪些方面的性能? 38.简述相位裕量γ的定义、计算公式,并在极坐标上表示出来。

39.简述串联相位超前校正的特点。

四、计算题(本大题共6小题,共44分)

40.(7分)机械系统如图所示,其中,外力f(t)为系统的输入,位移x(t)为系统的输出,m 为小车质量,k 为弹簧的弹性系数,B 为阻尼器的阻尼系数,试求系统的传递函数(忽

略小车与地面的摩擦)。

41.(7分)已知系统结构如图,试求传递函数

C s R s ()()及C s N s ()

()

42.(7分)系统如图所示,r t t ()[]=1为单位阶跃函数,试求:

1. 系统的阻尼比ξ和无阻尼自然频率ωn

2. 动态性能指标:超调量M p 和调节时间t s ()δ=5

43.(8分)如图所示系统,试确定使系统稳定且在单位斜坡输入下e ss ≤225.时,K 的数

值。

44.(7分)已知开环最小相位系统的对数幅频特性如图所示。

1. 写出开环传递函数G(s)的表达式;

2. 概略绘制系统的乃奈斯特图。

45.(8分)已知单位反馈系统的闭环传递函数W s s ()=+2

3

,试求系统的相位裕量γ和幅值裕量kg

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2005年10月全国自考机械工程控制基础试卷

机械工程控制基础(第六版)公式

机械工程控制基础(第六版)公式 1.典型时间函数的拉氏变换以及拉氏变换的性质 22222 1 111[1];[()]1;[];[]![sin ];[cos ];[]at n n L L t L t L e S S S a w S n L wt L wt L t S w S W S δ+= ===-===++ ①延迟性质:[()].()as L f t a e F S --= ②复数域的位移性质:[()]()at L e f t F S a -=+ ③相似定理:1[()]()S L f at F a a = ④微分性质:()12'(1)[()][](0)(0)(0)n n n n n L f t S F S S f S f f -+-+-+=---- 当初始条件为零时:()[()][]n n L f t S F S = ⑤积分性质:(1)()1[()](0)F S L f t dt f S S -+= +? 初始条件为零时:() [()]F S L f t dt S =? ⑥初值定理:0 (0)lim ()lim ()s t f f t SF S + + →+∞ →==;⑦终值定理:0 lim ()lim ()t s f t SF S →+∞ →= 2.传递函数的典型环节及公式 ①比例环节K ;②积分环节 1S ;③微分环节S ;④惯性环节11TS +;⑤一阶微分环节1TS + ⑥振荡环节 22 121 T S TS ζ++;⑦二阶微分环节2221T S TS ζ++;⑧延时环节S e τ- ⑨开环传递函数()()H S G S ; 其中G(S)为向前通道传递函数,()H S 为反馈传递函数 闭环传递函数() ()1()() G S G S H S G S = +闭 ⑩梅逊公式n n n t T ∑?= ? ; 1231i j k i j k L L L ?=-∑+∑-∑+ 其中:T ——总传递函数 n t ——第n 条前向通路得传递函数; ?——信号流图的特征式 3.系统的瞬态响应及误差分析 ①一阶系统传递函数的标准式()1 K G S TS = +, K 一般取1 ②二阶系统传递函数的标准式222 1 ().2n n n w G S k S w S w ζ=++; K 一般取1 ③2 1d n w w ζ=-;其中ζ为阻尼比,n w 为无阻尼自然频率,d w 为阻尼自然频率

水力学考试试题与答案

1、选择题:(每小题2分) (1)在水力学中,单位质量力是指() a、单位面积液体受到的质量力; b、单位体积液体受到的质量力; c、单位质量液体受到的质量力; d、单位重量液体受到的质量力。 答案:c (2)在平衡液体中,质量力与等压面() a、重合; b、平行 c、相交; d、正交。 答案:d (3)液体中某点的绝对压强为100kN/m2,则该点的相对压强为 a、1 kN/m2 b、2 kN/m2 c、5 kN/m2 d、10 kN/m2 答案:b (4)水力学中的一维流动是指() a、恒定流动; b、均匀流动; c、层流运动; d、运动要素只与一个坐标有关的流动。 答案:d (5)有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=() a、8; b、4; c、2; d、1。 答案:b (6)已知液体流动的沿程水力摩擦系数 与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关,即可以判断该液体流动属于 a、层流区; b、紊流光滑区; c、紊流过渡粗糙区; d、紊流粗糙区 答案:c (7)突然完全关闭管道末端的阀门,产生直接水击。已知水击波速c=1000m/s,水击压强水头H = 250m,则管道中原来的流速v0为 a、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、3.22m 答案:c (8)在明渠中不可以发生的流动是() a、恒定均匀流; b、恒定非均匀流; c、非恒定均匀流; d、非恒定非均匀流。 答案:c (9)在缓坡明渠中不可以发生的流动是()。 a、均匀缓流; b、均匀急流; c、非均匀缓流; d、非均匀急流。 答案:b (10)底宽b=1.5m的矩形明渠,通过的流量Q =1.5m3/s,已知渠中某处水深h = 0.4m,则该处水流的流态为 a、缓流; b、急流; c、临界流; 答案:b

机械工程控制基础课后习题答案

1控制论的中心思想是什么? 答:通过信息的传递、加工处理和反馈来进行控制。 2机械工程控制论的研究对象及任务是什么? 答:对象:机械工程技术。任务:(1)当系统已定,并且输入知道时,求出系统的输出,并通过系统的输出来研究系统本身的有关问题,即系统分析;(2)当系统已定,且系统的输出也已给定,要确定系统的输入应使系统的输出尽可能符合给定的最佳要求,即系统的最优控制;(3)当输入已知,且输出也是给定时,确定系统应使输出尽可能符合给定的最佳要求,即最优设计;(4)当输入与输出均已知时,求出系统的结构与参数,即建立系统的数学模型,此及系统识别或系统辨识;(5)当系统已定,输出已知时,以识别输入或输入中的有关信息,此即滤液与预测。 3什么是信息与信息的传递?试举例说明。 答:一切能表达一定含义的信号、密码、情报和消息都是信息。例如机械系统中的应力、变形、温升、几何尺寸与精度等,表明了机械信号、密码、情报或消息。 所谓信息传递,指信息在系统传递过程中以某种关系动态地传递,或称转换。例如机械加工工艺系统,将工件尺寸做为信息,通过工艺过程的转换,加工前后工件尺寸分布有所变化,这样,研究机床加工精度问题,可以通过运用信息处理和理论和方法来进行。 4什么是反馈与反馈控制?试举例说明。 答:所谓信息的反馈,就是把一个系统的输出信号不断直接地或经过中间变换后全部或部分地返回,再输入到系统中去。如果反馈回去的讯号与原系统的输入讯号的方向相反(或相位差180度)则称之为“负反馈”;如果方向与相位相同,则称之为“正反馈”。例如人类最简单的活动,如走路或取物都利用了反馈的原理以保持正常的动作。人抬起腿每走一步路,腿的位置和速度的信息不断通过人眼及腿部皮肤及神经感觉反馈到大脑,从而保持正常的步法;人手取物时,手的位置与速度信息不断反馈到人脑以保持准确而适当地抓住待取之物。5日常生活中的许多闭环系统与开环系统,试举例说明。 答:开环系统:系统的输出量对系统无控制作用,或者说系统中无反馈回路。例如洗衣机,它按洗衣、清水、去水、干衣的顺序进行工作,无需对输出信号即衣服的清洁程度进行测量; 闭环系统:系统的输出量对系统有控制作用,或者说系统中存在反馈回路。例如液面调节器和以工作台的位置做为系统输出,通过检测装置进行测量,并将该信号反馈,进行控制工作台运动位置的CNC机床的进给系统。 6何谓控制系统?按是否存在反馈分哪些? 答:控制系统指系统的输出,能按照要求的参考输出或控制输入进行调节。按是否存在反馈分为2种,即开环控制系统和闭环控制系统。 7拉氏变换的定义是什么? 答:拉氏变换是分析研究线性动态系统的有力工具,将时域的微分方程变换为复数域的代数方程。 8什么是数学模型? 答:数学模型是系统动态特性的数学表达式。建立数学模型是分析、研究一个动态特性的前提。 9传递函数的定义及特点是什么? 答:定义:线性定常系统的传递函数,是初始条件为零,系统输出的拉氏变换比输入的拉氏变换。 特点:1)传递函数反应系统本身的动态特性,只与系统本身的参数有关,与外界输入无关;2)对于物理可实现系统,传递函数分母中的s的阶次n必不小于分子中的s的阶次m,即n大于等于m,因为实现的物理系统总是存在惯性,输出不会超前于输入;3

历年机械工程控制基础试题及答案

全国2002年10月自学考试机械工程控制基础试卷 一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案,并将其号码填在题干的括号内。每小题1.5分,共30分) 1.控制工程主要研究并解决的问题之一是( ) A.系统已定,输入不确定,求系统的输出 B.系统已定,输入已知,求系统的输出(响应) C.系统已定,规定系统的输入 D.系统不定,输入已知,求出系统的输出(响应) 2.f(t)如图所示 则L [f(t)]为( ) A.s 1e -2t B. s 2e -2s C. s 1e -2s D. s 1 e -ts 3.已知F(s)=1) s(s 1 ,则L -1 [F(s)]为( )

4.已知F(s)=L [f(t)],若F(s)= 1 2s s 1 2++,则f(t)|t ∞→=?( ) A.21 B.1 C.3 1 D.0 5.下列系统中为线性系统的微分模型为:( ) A.dt ) t (dx )t (x )dt )t (dx ( 12dt )t (x d 16 i 020202=++ B.)t (x )t (x 24dt ) t (dx 12 dt )t (x d 16i 002 02=++ C.)t (x )t (x 24dt ) t (dx 12 )dt )t (x d ( 16i 0022 02=++ D.)t (x )t (x )t ln(24dt ) t (dx 12 e dt )t (x d 16 i 00t 2 02=?+?+ 6.对于定常控制系统来说,( ) A.表达系统的微分方程各项系数不随时间改变 B.微分方程的各阶微分项的幂为1 C.不能用微分方程表示 D.系统总是稳定的 7.系统方框图如图所示,则系统的闭环传递函数为( ) A. G(S)H(S) 1 G(S)H(S)+ B. G(S) -1 H(S)G(S)?

水力学历年试卷及答案[1]

2007年 一 ,名词解释: 1.连续介质:流体质点完全充满所占空间,没有间隙存在,其物理性质和运动要素都是连 续分布的介质。 2.流线: 某一确定时刻t ,在流场中一定有这样的曲线存在,使得曲线上各点处的流体质 点的流速都在切线方向,这样的曲线就叫做该时刻t 的流线。 3.长管:在水力计算中,管道沿程阻力远远大于局部阻力,局部阻力可以忽略不计的管道。 4.水跃:明渠水流从急流过渡到缓流状态时,会产生一种水面突然跃起的特殊局部水里现 象,既在较短的渠段内水深从小于临界水深急剧地跃到大于临界水深的现象。 5。渗流模型: 在保持渗流区原有边界条件和渗透流量不变的条件下,把渗流看成是由液体 质点充满全部渗流区的连续总流流动。 二,解答题 1. 温度对流体粘性系数有何影响?原因何在? 答:温度升高时液体的粘滞系数降低,流动性增加,气体则相反,粘滞系数增大。这是因为液体的粘性主要由分子间的内聚力造成的。温度升高时,分子间的内聚力减小,粘滞系数就要降低。造成气体粘性的主要原因则是气体内部分子的运动,它使得速度不同的相邻气体层之间发生质量和动量的变换。当温度升高时,气体分子运动的速度加大,速度不同的相邻气体层之间的质量交换随之加剧,所以,气体的粘性将增大。 2. 写出总流伯努利方程,解释各项及方程的物理意义。 答:总流伯努利方程为:l h g V P Z g V P Z +++=++222 222 22 111 1αγαγ 其中:Z 表示总流过流断面上某点(所取计算点)单位重量流体的平均位置势能 γP 表示总流过流断面上某点(所取计算点)单位重量流体的平均压强势能。 g V 22 α 表示总流过流断面上某点(所取计算点)单位重量流体的平均动能。 l h 表示总流过流断面上某点(所取计算点)单位重量流体的平均机械能损失,称 为总流水头损失 γ P Z H P += 代表总流过流断面上单位重量流体的平均势能 g V P Z H 22 αγ++= 代表总流过流断面上单位重量流体的平均机械能 3. 长度比尺为40的传播模型实验,测得船速为1.2m/s 时模型受到的波浪阻力为0.03N , 试求原型船速和原型船舶所受到的波浪阻力(以重力作用为主) 答:根据牛顿一般相似原理:力的比例尺:2222p p p p F m m m m F l v F l v ρλρ==

机械工程控制基础答案

《机械工程控制基础》习题答案 (1)生活中常见开环控制系统与闭环控制系统综合性能分析:如汽车空调的温度控制与冷库温度控制综合性能分析。 答:开环系统是指系统的输出端与输入端之间不存在反馈,也就是控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响。其特点是结构简单,比较经济,但系统静特性差,控制精度不高,抗干扰能力差。 闭环控制系统是基于反馈原理建立的自动控制系统。所谓反馈原理,就是根据系统输出变化的信息来进行控制,即通过比较系统行为(输出)与期望行为之间的偏差,并消除偏差以获得预期的系统性能。其特点是结构复杂,但是控制精度高,动态性能好,抗干扰能力强。 同开环控制系统相比,闭环控制具有一系列优点。在反馈控制系统中,不管出于什么原因(外部扰动或系统内部变化),只要被控制量偏离规定值,就会产生相应的控制作用去消除偏差。因此,它具有抑制干扰的能力,对元件特性变化不敏感,并能改善系统的响应特性。但反馈回路的引入增加了系统的复杂性,而且增益选择不当时会引起系统的不稳定。为提高控制精度,在扰动变量可以测量时,也常同时采用按扰动的控制(即前馈控制)作为反馈控制的补充而构成复合控制系统。 生活中闭环和开环控制的例子很多,比如汽车空调的温度控制,低端用手动开环控制,这种控制精度不高,而好一点的都用自动闭环控制,闭环控制更加节省能源,精度高,增加用户的舒适度(通过调节温度风门实现)。又比如冷库温度控制,一般都是闭环PID,也比较容易实现,温度控制比较稳定,也就是制冷机组的控制,电加热器功率调节,如用开环控制则很明显温度调节不准,标定移植都不便。 (2)简单机械数学模型的建立,传递函数的推导:如建立脚踏自行车或电动自行车数学的模型。 答:工程中常用的数学模型有微分方程、传递函数、动态结构图和信号流图等。微分方程是指系统中输入量和输出量以及它们各阶导数关系的数学表达式,传递函数是指在零初始条件下,具有线性特征的系统输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换之比。 下面推导一下动力滑台铣平面的数学模型。 a)动力滑台铣平面b)系统力学模型 系统输出量为)(t x,输入量为) f,根据力学相关规律推导出系统微分方程 (t

机械工程控制基础知识点汇总

机械工程控制基础知识点 ●控制论的中心思想:它抓住一切通讯和控制系统所共有的特点,站在一个更概括的理论高度揭示了它们的共同本质,即通过信息的传递、加工处理和反馈来进行控制。 机械工程控制论:是研究机械工程技术为对象的控制论问题。(研究系统及其输入输出三者的动态关系)。 机械控制工程主要研究并解决的问题:(1)当系统已定,并且输入知道时,求出系统的输出(响应),并通过输出来研究系统本身的有关问题,即系统分析。(2)当系统已定,且系统的输出也已给定,要确定系统的输入应使输出尽可能符合给定的最佳要求,即系统的最佳控制。(3)当输入已知,且输出也是给定时,确定系统应使得输出金肯符合给定的最佳要求,此即●最优设计。(4)当系统的输入与输出均已知时,求出系统的结构与参数,即建立系统的数学模型,此即系统识别或系统辨识。(5)当系统已定,输出已知时,以识别输入或输入中得有关信息,此即滤液与预测。 ●信息:一切能表达一定含义的信号、密码、情报和消息。 信息传递/转换:是指信息在系统及过程中以某种关系动态地传递。 信息的反馈:是把一个系统的输出信号不断直接地或经过中间变换后全部或部分地返回,再输入到系统中去。如果反馈回去的讯号(或作用)与原系统的输入讯号(或作用)的方向相反(或相位相差180度)则称之为“负反馈”;如果方向或相位相同,则称之为“正反馈”。 ●系统:是指完成一定任务的一些部件的组合。 控制系统:是指系统的输出,能按照要求的参考输入或控制输入进行调节的。 开环系统:系统的输出量对系统无控制作用,或者说系统中无反馈回路的。闭环系统:系统的输出量对系统有控制作用,或者说,系统中存在反馈的回路。

级《水力学》、《流体力学》试卷b及答案

扬州大学试卷(附答案) 水力学试题(B) 班级学号姓名成绩 一、单项选择题(填写唯一正确答案的编号) (本大题共10小题,每小题2分,共20分) 1.液体动力粘滞系数μ的单位是() A.m2/s B.(N. s)/m2 C.N/m2 D.Pa/s 2.流线与等势线的关系为() A.平行 B.斜交 C.正交 D.不确定 3.在下列底坡渠道中,不可能发生明渠均匀流的底坡为() A.平坡 B.缓坡 C.陡坡 D.临界坡 4.两种矩形断面渠道,其过水面积A,糙率n,底坡i均相等,但是底宽b及水深h不同,渠道一b1×h1 = 4m×1m,渠道二b2×h2 = 2m×2m,比较渠道中通过的流量相对大小为() A.Q1 > Q2 B.Q1 = Q2 C.Q1 < Q2 D.无法确定 5.管道发生水击现象时,其水流类型为() A.有压、恒定均匀流 B.无压恒定非均匀流 C.有压、恒定非均匀流 D.有压非恒定流 6.水流在等直径管中作恒定流动时,其测压管水头线沿程() A.下降 B.不变 C.上升 D.可上升,亦可下降 7.串联管道,无支流分出,则各管段的() A.流量相等 B.切应力相等 C.沿程水头损失相等 D.水力坡度相等 8.粘性底层厚度δ随雷诺数Re的增大而() A.增大 B.不变 C.减小 D.不定 9.圆管水流中的下临界雷诺数等于() A.2000 B.1500 C.3000 D.5000 10.宽b = 2m的矩形明渠中,通过的流量Q恒定,水深从h1 = 1m渐变到h2 = 2m,其雷诺数之比Re1 / Re2为() A.1/2 B.2 C.4/3 D.3/2 二、填空题(在空格中填写正确答案) (本大题共10小题,每小题2分,共20分)

机械工程控制基础期末试卷答案

一. 填空题(每小题2.5分,共25分) 1. 对控制系统的基本要求一般可以归纳为稳定性、 和 。 2. 按系统有无反馈,通常可将控制系统分为 和 。 3. 在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有 、 等。 4. 反映出稳态响应偏离系统希望值的程度,它用来衡量系统 的程度。 5. 一阶系统 1 1 Ts 的单位阶跃响应的表达是 。 6. 有系统的性能指标按照其类型分为时域性能指标和 。 7. 频率响应是线性定常系统对 输入的稳态响应。 8. 稳态误差不仅取决于系统自身的结构参数,而且与 的类型有关。 9. 脉冲信号可以用来反映系统的 。 10. 阶跃信号的拉氏变换是 。 二. 图1为利用加热器控制炉温的反馈系统(10分) 炉温控制系统 图1 炉温控制结构图 试求系统的输出量、输入量、被控对象和系统各部分的组成,且画出原理方框图,说明其工作原理。 三、如图2为电路。求输入电压i u 与输出电压0u 之间的微分方程, 并求该电路的传递函数(10分) 图2 R u 0 u i L C u 0 u i (a) (b) (c)

四、求拉氏变换与反变换(10分) 1.求[0.5]t te - l(5分) 2.求1 3 [] (1)(2) s s s - ++ l(5分) 五、化简图3所示的框图,并求出闭环传递函数(10分)

图3

六、图4示机械系统由质量m 、阻尼系数C 、弹簧刚度K 和外力)(t f 组成的机械动力系统。图4(a)中)(t x o 是输出位移。当外力)(t f 施加3牛顿阶跃力后(恒速信号),记录仪上记录质量m 物体的时间响应曲线如图4(b )所示。试求: 1)该系统的微分方程数学模型和传递函数;(5分) 2)该系统的自由频率n ω、阻尼比ξ;(2分) 3)该系统的弹簧刚度质量m 、阻尼系数C 、弹簧刚度k ;(3分) 4)时间响应性能指标:上升时间s t 、调整时间r t 、稳态误差ss e (5分)。 1.0 x 0 图4(a) 机械系统 图4(b )响应曲线 图4

机械工程控制基础试题 (1)

一、填空题(20分) 1、系统的稳态误差与输入信号的形式及系统的结构和参数或系统的开环传递函数有关。 2、对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面:稳定性、快速性和精确或准确性。 3、传递函数的定义是对于线性定常系统,在初始条件为零的条件下,系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。 4、传递函数的组成与输入、输出信号无关,仅仅决定于系统本身的结构和参数,并且只适于零初始条件下的线性定常系统。 5、判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为负实根或负实部的复数根,即系统的特征根必须全部在复平面的左半平面是系统稳定的充要条件。 6、频率响应是系统对正弦输入稳态响应,频率特性包括幅频和相频两种特性。 7、系统的性能指标按其类型可分为时域性能指标,频域性能指标,综合性能指标。 8、用频率法研究控制系统时,采用的图示法分为极坐标图示法和对数坐标_图示法。 9、系统稳定的充要条件是:系统的全部特征根都具有负实部。 10、对广义系统,按反馈情况可分为开环系统、闭环系统。

选择题(20分) 1、拉氏变换将时间函数变换成 ( D ) A .正弦函数 B .单位阶跃函数 C .单位脉冲函数 D .复变函数 2、微分环节的频率特性相位移θ(ω)= ( A ) A. 90° B. -90° C. 0° D. -180° 3、设系统的传递函数为G(s)=25 525 2 ++s s ,则系统的阻尼比为 ( C ) A.25 B. 5 C. 2 1 D. 1 4、正弦函数sin t ω的拉氏变换是 ( B ) A. ω+s 1 B.2 2s ω+ω C.22s s ω+ D. 2 2s 1ω + 5、比例环节的频率特性相位移θ(ω)= ( C ) A.90° B.-90° C.0° D.-180° 6、一阶系统的阶跃响应, ( D ) A.当时间常数T 较大时有振荡 B.当时间常数T 较小时有振荡 C.有振荡 D.无振荡 7、系统特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系统稳定的 ( C ) A.充分条件 B.必要条件 C.充分必要条件 D.以上都不是 8、时域分析法研究自动控制系统时最常用的典型输入信号是 ( D ) A .脉冲函数 B .斜坡函数 C .抛物线函数 D .阶跃函数 9、令线性定常系统传递函数的分母多项式为零,则可得到系统的 ( B ) A .代数方程 B .特征方程 C .差分方程 D .状态方程 10、线性定常系统的传递函数,是在零初始条件下 ( D ) A .系统输出信号与输入信号之比 B .系统输入信号与输出信号之比 C .系统输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比 D .系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比

《机械工程控制基础》教学大纲

机械工程控制基础课程教学大纲 一、课程名称 机械工程控制基础Cybernetics Foundation for Mechanical Engineering 学时:40 二、授课对象 机械类各专业 三、先修课程 复变函数、积分变换 四、课程的性质、目标与任务 本课程侧重原理,其内容密切结合工程实际,是一门专业基础课。它是控制论为理论基础,以机械工程系统为研究对象的广义系统动力学;同时,它又是一种方法论。学习本课程的目的在于使学生能以动力学的观点而不是静态观点去看待一个机械工程系统;从整体的而不是分离的角度,从整个系统中的信息之传递、转换和反馈等角度来分析系统的动态行为;能结合工程实际,应用经典控制论中的基本概念和基本方法来分析、研究和解决其中的问题。这包括两个方面:①对机电系统中存在的问题能够以控制论的观点和思维方法进行科学分析,以找出问题的本质和有效的解决方法;②如何控制一个机电系统,使之按预定的规律运动,以达到预定的技术经济指标,为实现最佳控制打下基础。 五、课程的基本要求 1.对于建立机电系统的数学模型,有关数学工具(如Laplace变换等)的应用,传递函数与方框图的求取、简化与演算等,应有清楚的基本概念并能熟练掌握。 2.对于典型系统的时域和频域特性,应有清楚的基本概念并能熟练掌握。 3.掌握判别线性系统稳定性的基本概念和常用判据。 4.对于线性系统的性能指标有较全面的认识,了解并掌握系统的综合与校正的常用方法。 5.了解线性离散系统和非线性系统的基本概念和基本的分析方法。 6.对系统辩识问题应建立基本概念。 六、教学内容与学时分配 授课学时为40学时,实验8学时;复习、做习题、写实验报告等课外学时为50学时以上。

水力学与桥涵水文试题及答案

1临界xx: 以全渠的临界水深作均匀流动时相应的底坡称为临界底坡。 2造床流量: 为了便于对河床演变进行研究,用一个与多年流量过程的综合造床作用相当的流量作为代表流量。 3、桥孔净长: 桥孔长度扣除全部桥墩宽度后的长度成为桥孔净长。 4、抽样误差: 用样本代表总体确定参数时必定存在一定误差,这个误差称为抽样误差。 5、重现期: 洪水频率的倒数,即某一变量在若干年后再次出现的时距。 1、易流动性: 静止时,液体不能承受切力、抵抗剪切变形的特性。 2、局部阻力: 局部边界条件急剧改变引起流速沿程突变所产生的惯性阻力。 3、弯曲系数: 河道全长与河源到xx的直线xxxx。 4、河槽集流: 坡面汇流由溪而涧进入河槽,最后到达流域出口断面的过程。 5、设计流量: 符合规定频率标准的流量。

1、xx均匀流: 水流的水深、断面平均流速沿程都不变的均匀流动。 2、流域: 一条河流两侧汇集水流的区域称为该河流的流域。 3、河相关系: 河流在水流、泥沙及河床的长期相互作用下,能形成与所在河段具体条件相适应的某种均衡状态,这种均衡状态与河流的有关部门要素常存在某种函数关系,这种函数关系称为河流的河相关系。 4、冲止流速: 桥下一般冲刷停止时垂线平均流速。 5、xx频率: P=m/n*100%,n年中等于或大于洪水流量的年数与具有最大流量值的总年数的比值。 1、临界水深: 在断面形式与流量给定的条件下,相对应于断面比能为最小时的水深。 2、径流总量: 一段时间内通过河流过水断面的总水量。 3、造床流量: 为了便于对河床演变进行研究,用一个与多年流量过程的综合造床作用相当的流量作为代表流量,称为造床流量。 4、桥孔xx: 设计水位上两桥台前缘之间的水面宽度。

机械工程控制基础第二版答案

Mavis [“了解时控甜岳抚的建申要求. 二、本章重点 门》学台茁峙息论的魂贞分崭:恳蛭帕动蕊特ft,洁息克》理聯倩J&庚槪的含止最幷件用. 律)草1815制泵規的赴本槪忠、基專虫呈.慕半如城特工怖厲理1迪制控钢系筑戶框擠》三,忒拿难点 ri^W.M^Jg.&^.SUMSESf 方if 團的检谢. M I I麼也娱木卷如l£H讯h 1, B JJW示.旳了砾特搭申的jS!f .由戏控开衆苗週迪斷开唯加聽!S的电BL住隹川疾水耐*水報屮我岀緘水井帶克律水、.试说鹏该杀境工作原現非程出杲炕的力雀Hi. M 在电奧木理募貌中,水黠内的朮ifl需晏捋 欝?即木艳为矮桂对聚.水的耳薛S9UW 或用:为乐 蛻的監出址,股为丁‘*「(?" 辑人“.rtf P希斓的注 蘆i給定価、“扳为7/C)r±f 卑品因甫惶水繪内*迫下泮fit肖號康垛的丄!!丁 扰, 屿于」9) = 7\〔亡}砒.壮轴的实环水迫境滞迫 元伴惟楷,舁捋实聒比ill轴牝感相康的it 慣号,与S1 艳开吴代先議定的倩号港行比牧而谒刖的債弄为#, 此时电加無胃不工作,忒轲中茁朮悅煤舟11需!^的退揮J jf!f使用热水井注人冷术廿,朮曲下斤,此肘^■JCKT.C C),*! 慎24*內平面旅事揑开柴工什.于用电SF.|t:?,电抑热器厅的农水珂内的4(进打加姑”使朮迅上札直科7*.CVV-7V CKOJ1E. IUR倒I, I.to所示. I. l.Lf % ft * ft .fi ff ra 瞬Id ffiiftj.s.fl)为--恒沮辅的曬度控髀累itit分析盘牛杲烧的自动iSjS过軽井说明应牛系城的第出(L战人赴、挣制扯和扰动it各是什么:扰)作用下.从系荒的-?定的创蜡狀崔出址,折變历的山兀内部的国肯忡性(即由泉配的结构与寥數肝决宦的特性)所撩定的整冲动态万职;研究更一系紀盘其输「输出二若之司的靳态英系* 从系乳■輪人.输出三淆之阿省关系雷崔,根惬已込茱杵与*辟问题休不同.机城工程挖制论的ft务可CI好为观下五方面: H)已胸杀姣、埔人‘点系竦的曲出,即系JE井忻问便; S)巳知.長纹和系境的理想域%.谕廿嵐4即嚴优控叙间題; (3)e^?人和理恕箱出”设计第槪,即总忧设itHSi 训[瑜出己知,确定乐就"欣识刖卷人战箱人中肿有关信总■,此即注曲可横泗问題匸 (5)系址的爭人和输出已知,求系貌的塔种弓毒數,即亲號脚识局题, 12卄么拦内反章?为卄么说内反愤是便肌戦薬軌纷鷲夏杂的三要原因? M内反tfl是猶在乘St内厅布曾的蓉E自耕琏应的辰I乱它.王要由叢址内部务彷元累之向的相互縞舍顾形庇.内戈槪辰険斤址円邨备晏教之间的内住联凤其的ijit昭址的厨态特性有菲常敏战的勒咱,断机檢蕃址存崔的内反協情况千差乃肚错熄丑亲,因此使挣杠悴系SE尊鬣夏夷* 13试分析JD田(题1.1.a)^示系.统的内反愷侑况. fflf?t-?.nJ I.3.M K分别对电?阿进甘曼力旁祈.井列耳算动力学方程 flixij i A J

机械工程控制基础考试题完整版(1)

控制基础 填空题(每空1分,共20分) 1. 线性控制系统最重要的特性是可以应用___叠加__原理,而非线性控制系统则不能。 2.反馈控制系统是根据输入量和__反馈量__的偏差进行调节的控制系统。 3.在单位斜坡输入信号作用下,0型系统的稳态误差e ss =__∞___。 4.当且仅当闭环控制系统特征方程的所有根的实部都是__负数__时,系统是稳定的。 5.方框图中环节的基本连接方式有串联连接、并联连接和__反馈 _连接。 6.线性定常系统的传递函数,是在_ 初始条件为零___时,系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换的比。 7.函数te -at 的拉氏变换为2)(1 a s +。 8.线性定常系统在正弦信号输入时,稳态输出与输入的相位移随频率而变化的函数关系称为__相频特性__。 9.积分环节的对数幅频特性曲线是一条直线,直线的斜率为__-20__dB /dec 。 10.二阶系统的阻尼比ξ为 _ 0_ 时,响应曲线为等幅振荡。 11.在单位斜坡输入信号作用下,Ⅱ型系统的稳态误差e ss =__0__。 12.0型系统对数幅频特性低频段渐近线的斜率为___0___dB/dec ,高度为20lgKp 。

13.单位斜坡函数t 的拉氏变换为 21 s 。 14. 根据系统输入量变化的规律,控制系统可分为__恒值__控制系统、 ___随动___ 控制系统和程序控制系统。 15. 对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面:稳定性、 __快速性__和准确性。 16. 系统的传递函数完全由系统的结构和参数决定,与__输入量、扰 动量__的形式无关。 17. 决定二阶系统动态性能的两个重要参数是阻尼系数ξ和_无阻尼 自然振荡频率w n 。 18. 设系统的频率特性G(j ω)=R(ω)+jI(ω),则幅频特性|G(j ω)|=)()(22w I w R +。 19. 分析稳态误差时,将系统分为0型系统、I 型系统、II 型系统…, 这是按开环传递函数的__积分__环节数来分类的。 20. 线性系统稳定的充分必要条件是它的特征方程式的所有根均在复平面的___左___部分。 21.ω从0变化到+∞时,惯性环节的频率特性极坐标图在____第四 ____象限,形状为___半___圆。 22. 用频域法分析控制系统时,最常用的典型输入信号是_正弦函数_。 23.二阶衰减振荡系统的阻尼比ξ的范围为10<<ξ。 24.G(s)=1 +Ts K 的环节称为___惯性__环节。 25.系统输出量的实际值与_输出量的希望值__之间的偏差称为误差。 26.线性控制系统其输出量与输入量间的关系可以用___线性微分__

水力学试卷及答案qw

《水力学》试卷 班级:姓名:学号:成绩: 一、单项选择题(填写唯一正确答案的编号) (本大题共10小题,每小题2分,共20分) 1.下列物理量中,有量纲的数为() a)A.佛汝德数Fr B. 沿程阻力系数λ b)C.渗流系数k D. 堰流流量系数m 2.缓坡明渠中的均匀流是() a)A.缓流 B. 急流 C. 临界流 D. 可以是急流或缓流 3.管流的负压区是指测压管水头线() A在基准面以下的部分 B. 在下游自由水面以下的部分 C.在管轴线以下的部分 D. 在基准面以上的部分 4.有两条梯形断面渠道1和2,已知其流量、边坡系数、糙率和底坡相同,但底坡i1>i2, 则其均匀流水深h1和h2的关系为() A.h1>h2 B. h1

机械工程控制基础期末测试题

一、 填空题(每空1分,共20分) 1. 传递函数的定义是对于线性定常系统,在初始条件为零的条件下,系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。 2. 瞬态响应是系统受到外加作用激励后,从初始状态到最终或稳定状态的响应过程。 3. 判别系统稳定性的出发点是系统特征程的根必须为负实根或负实部的复数根,即系统的特征根必须全部在复平面的左半平面是系统稳定的充要条件。 4. I 型系统G s K s s ()() = +2在单位阶跃输入下,稳态误差为 0 ,在单位加速度 输入下,稳态误差为 ∞ 。 5. 频率响应是系统对正弦输入稳态响应,频率特性包括幅频和相频两种特性。 6. 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,这样的系统是(渐进)稳定的系统。 7. 传递函数的组成与输入、输出信号无关,仅仅决定于系统本身的结构和参数,并且只适于零初始条件下的线性定常系统。 8. 系统的稳态误差与输入信号的形式及系统的结构和参数或系统的开环传递函数有关。 9. 如果在系统中只有离散信号而没有连续信号,则称此系统为离散(数字)控制系统,其输入、输出关系常用差分程来描述。 10. 反馈控制系统开环对数幅频特性三频段的划分是以ωc (截止频率)附近的区段为中频段,该段着重反映系统阶跃响应的稳定性和快速性;而低频段主要表明系统的稳 1. 对控制系统的基本要求一般可以归纳为稳定性、快速性 和准确性。

2. 按系统有无反馈,通常可将控制系统分为 开环控制系统 和 闭环控制系统 。 3. 在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有微分程 、传递函数等。 4. 稳态误差反映出稳态响应偏离系统希望值的程度,它用来衡量系统控制精度的程度。 5. 一阶系统 1 1 Ts +的单位阶跃响应的表达是/1t T e --。 6. 有系统的性能指标按照其类型分为时域性能指标和频域性能指标。 7. 频率响应是线性定常系统对正弦输入的稳态响应。 8. 稳态误差不仅取决于系统自身的结构参数,而且与输入信号的类型有关。 9. 脉冲信号可以用来反映系统的抗冲击能力。 10. 阶跃信号的拉氏变换是 1/s 。 二.如图2为电路。求输入电压i u 与输出电压0u 之间的微分程,并求出该电路的传递函数。(10分) 图2 解答:跟据电压定律得 R u 0 u i L C u 0 u i (a) (b) (c) 00220022 1 1()i i u dt u u RC d u du d u dt RC dt dt RCs G s +=+== ?

机械工程控制基础知识点整合

第一章绪论 1、控制论的中心思想、三要素和研究对象。 中心思想:通过信息的传递、加工处理和反馈来进行控制。 三要素:信息、反馈与控制。 研究对象:研究控制系统及其输入、输出三者之间的动态关系。 2、反馈、偏差及反馈控制原理。 反馈:系统的输出信号部分或全部地返回到输入端并共同作用于系统的过程称为反馈。 偏差:输出信号与反馈信号之差。 反馈控制原理:检测偏差,并纠正偏差的原理。 3、反馈控制系统的基本组成。 控制部分:给定环节、比较环节、放大运算环节、执行环节、反馈(测量)环节 被控对象 基本变量:被控制量、给定量(希望值)、控制量、扰动量(干扰) 4、控制系统的分类 1)按反馈的情况分类 a、开环控制系统:当系统的输出量对系统没有控制作用,即系统没有反馈回路时,该系 统称开环控制系统。 特点:结构简单,不存在稳定性问题,抗干扰性能差,控制精度低。 b、闭环控制系统:当系统的输出量对系统有控制作用时,即系统存在反馈回路时,该系 统称闭环控制系统。 特点:抗干扰性能强,控制精度高,存在稳定性问题,设计和构建较困难,成本高。 2)按输出的变化规律分类 自动调节系统 随动系统 程序控制系统 3)其他分类 线性控制系统连续控制系统 非线性控制系统离散控制系统 5、对控制系统的基本要求 1)系统的稳定性:首要条件 是指动态过程的振荡倾向和系统能够恢复平衡状态的能力。 2)系统响应的快速性 是指当系统输出量与给定的输出量之间产生偏差时,消除这种偏差的能力。 3)系统响应的准确性(静态精度) 是指在调整过程结束后输出量与给定的输入量之间的偏差大小。

第二章系统的数学模型 1、系统的数学模型:描述系统、输入、输出三者之间动态关系的数学表达式。 时域的数学模型:微分方程;时域描述输入、输出之间的关系。→单位脉冲响应函数复数域的数学模型:传递函数;复数域描述输入、输出之间的关系。 频域的数学模型:频率特性;频域描述输入、输出之间的关系。 2、线性系统与非线性系统 线性系统:可以用线性方程描述的系统。 重要特性是具有叠加原理。 3、系统微分方程的列写 4、非线性系统的线性化 5、传递函数的概念: 1)定义:初始状态为零时,输出的拉式变换与输入的拉氏变换之比。即 G(s) =Y(s)/X(s) 2)特点: (a)传递函数反映系统固有特性,与外界无关。 (b)传递函数的量纲取决于输入输出的性质,同性质的物理量无量纲;不同性质的物理量有量纲,为两者的比值。 (c)不同的物理系统可以有相似的传递函数,传递函数不反映系统的真实的物理结构。(d)传递函数的分母为系统的特征多项式,令分母等于零为系统的特征方程,其解为特征根。 (e)传递函数与单位脉冲响应函数互为拉氏变换与拉氏反变换的关系。

机械工程控制基础考试题完整版

机械控制工程基础 一、填空题 1. 线性控制系统最重要的特性是可以应用 叠加 原理,而非线性控制系统则不能。 2.反馈控制系统是根据输入量和 反馈量 的偏差进行调节的控制系统。 3. 根据自动控制系统是否设有反馈环节来分类,控制系统可分为__开环_控制系统、_闭环__控制系统。 4. 根据系统输入量变化的规律,控制系统可分为 恒值 控制系统、 随动 控制系统和 程序控制系统。 5. 如果在系统中只有离散信号而没有连续信号,则称此系统为离散(数字)控制系统,其输入、输出关系常用差分方程来描述。 6. 根据控制系统元件的特性,控制系统可分为__线性__ 控制系统、 非线性_控制系统。 7. 线性控制系统其输出量与输入量间的关系可以用 线性微分 方程来描述。 8. 对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面:稳定性、 快速性 和准确性。 9. 在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有微分方程 、传递函数等。 10. 传递函数的定义是对于线性定常系统,在零初始条件下,系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。 11. 传递函数的组成与输入、输出信号无关,仅仅决定于 系统本身的结构和参数 ,并且只适于零初始条件下的 线性定常 系统。 12. 瞬态响应是系统受到外加作用激励后,从初始状态到最终稳定状态的响应过程。 13. 脉冲信号可以用来反映系统的抗冲击能力。 14. 单位斜坡函数t 的拉氏变换为 2 1 s 。 15. 单位阶跃信号的拉氏变换是 1/s 。 16.在单位斜坡输入信号作用下,0型系统的稳态误差e ss = ∞ 。 17. I 型系统G s K s s ()() =+2在单位阶跃输入下,稳态误差为 0 ,在单位加速度输入下,稳态 误差为 ∞ 。 18. 一阶系统11 Ts +的单位阶跃响应的表达是T t e --1。

机械工程控制基础试卷及答案

《机械工程控制基础》试卷(A 卷) 一、填空题(每空1分,共20分) 1、对控制系统的基本要求是 系统的稳定性 、 响应的快速性 、 响应的准确性 。 2、已知f(t)=t+1,对其进行拉氏变换L[f(t)]= 1/s 2+1/s 或者(1+s )/s 2 。 3、二阶系统的极点分别为s 1=?0.5,s 2=?4,系统增益为2,则其传递函数G(S)= 2/(s+0.5)(s+_4) 4、零频幅值A(0)表示当频率ω接近于零时,闭 环系统输出的幅值与输入幅值之比。 5、工程控制论实质上是研究工程技术中广义系统的动力学问题,机械工程控制就是研究系统、输入、输出三者之间的动态关系。 6、系统的频率特性求取有三种方法:根据系统响应求取、用试验方法求取和将传递函数中的s 换为 jw 来求取。 8、微分环节的控制作用主要有 使输出提前 、 增加系统的阻尼 、 强化噪声 。 9、二阶系统的传递函数为2 22 2)(n n n s s s G ωξωω++=,其中n ω为系统的 无阻尼固有频率 ,当10<<ξ时为 欠阻尼 系统。在阻尼比ξ<0.707时,幅频特性出现峰值,称谐振峰值,此时 的频率称谐振频率ωr =221ξω-n 。 10、一般称能够用相同形式的数学模型来描述的物理系统成为相似系统。 11、对自动控制系统按照输出变化规律分为自动调节系统、随动系统、程序控制系统。 12、对积分环节而言,其相频特性∠G(jw)=-900。 二、名词解释(每个4分,共20分) 1、闭环系统:当一个系统以所需的方框图表示而存在反馈回路时,称之为闭环系统。 2、系统稳定性:指系统在干扰作用下偏离平衡位置,当干扰撤除后,系统自动回到平衡位置的能力。 3、频率特性:对于线性定常系统,若输入为谐波信号,那么稳态输出一定是同频率的谐波信号,输出输入的幅值之比及输出输入相位之差统称为频率特性。 4、传递函数:在外界作用系统前,输入、输出的初始条件为零时,线性定常系统、环节或元件的输出x 0(t)的Laplace 变换X 0(S)与输入x i (t)的Laplace 变换X i (S)之比,称为该系统、环节或元件的传递函数G(S) 5、系统:由相互联系、相互作用的若干部分构成,而且有一定的目的或一定运动规律的一个整体,称为系统。 三、 分析题(每题6分,共12分) 1、分析人骑自行车的过程中,如何利用信息的传输,并利用信息的反馈,以达到自行车平衡的。(要求绘出原理方框图) 分析人骑自行车的过程中,如何利用信息的传输,并利用信息的反馈,以达到自行车平衡的。 解:人骑自行车时,总是希望具有一定的理想状态(比如速度、方向、安全等),人脑根据这个理想状态指挥四肢动作,使自行车按预定的状态运动,此时,路面的状况等因素会对自行车的实际状态产生影响,使自行车偏离理想状态,人的感觉器官感觉自行车的状态,并将此信息返回到大脑,大脑根据实际状态与理想状态的偏差调整四肢动作,如此循环往复。其信息流动与反馈过程可用下图表示。 2、 C(S),Y(S)为输出的闭环传递函数;(2)以N(S)为输入,当R(S)=0时,分别以C(S),Y(S)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。 (1)以R(S)为输入,当N(S)=0时,C(S) ,Y(S)为输出的闭环传递函数; (2)以N(S)为输入,当R(S)=0时,以C(S)为输出的闭环传递函数; 从上可知:对于同一个闭环系统,当输入的取法不同时,前向通道的传递函数不同,反馈回路的传递函数不同,系统的传递函数也不同,但系统的传递函数分母不变,这是因为分母反映了系统固有特性,而与外界无关。 四、计算题(每题10分,共30分) 1、求图所示两系统的传递函数,其中x i (t)、u i 为输入,x o (t)、u o 为输出 。(写出具体过程) 专业班级: 姓名: 学号: …………………………密………………………………封………………………………线………………………… )()()(1) ()()()()(2121s H s G s G s G s G s R s C s G C +==) ()()(1)()()()(211s H s G s G s G s R s Y s G Y +==)()()(1)()()()(212s H s G s G s G s N s C s G C +==)()()(1)()()()()()(2121s H s G s G s H s G s G s N s Y s G Y +-==

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