机械控制工程基础期末考试试卷
课程名称： 机械控制工程基础1；试卷编号：卷；考试时间：120分钟；考试形式：闭卷
一、填空（ 每小题4分，共20分）
得分 评卷人
复查人
1、某系统传递函数为2
1
s
，在输入t t r 3sin 2)( 作用下，输出稳态分量的幅值为 。
2、谐波输入下，系统的 响应称为频率响应。
3、已知某系统开环传递函数的零点都在左半S 平面，其开环频率特性曲线如图1.5所示，则该系统位于右半S 平面的极点数有 个。
4、控制系统的基本要求主要有： ， ， 。
5、Nyquist 图上以原点为圆心的单位圆对应于Bode 图上 的 线。
二、选择题（ 每小题3分，共30分 ）
1、关于反馈的说法，正确的是（ ）
A ．反馈实质上就是信号的并联
B ．反馈都是人为加入的
C ．正反馈就是输入信号与反馈相加
D ．反馈就是输出以不同方式作用于系统 2、关于系统模型的说法，正确的是（ ）
A ．每个系统只有一种数据模型
B ．动态模型在一定条件下可简化为静态模型
C ．动态模型比静态模型好
D ．静态模型比动态模型好 3、某环节的传递函数为s 1，则该环节为（ ）
A. 惯性环节
B. 积分环节 C ．微分环节 D ．比例环节 4、系统的传递函数（ ）
学院 专业
班级 年级
姓名 学号 装订线(答题不得超过此线)
A ．与外界无关
B ．反映了系统、输出、输入三者之间的关系
C ．完全反映了系统的动态特性 D. 与系统的初始状态有关 5、二阶欠阻尼系统的上升时间为（ ）
A ．阶跃响应曲线第一次达到稳定值的98%的时间
B ．阶跃响应曲线达到稳定值的时间
C ．阶跃响应曲线第一次达到稳定值的时间
D ．阶跃响应曲线达到稳定值的98%的时间 6、关于线性系统时间响应，说法正确的是（ ）
A ．时间响应就是系统输出的稳态值
B ．由单位阶跃响应和单位脉冲响应组成
C ．由强迫响应和自由响应组成
D ．与系统初始状态无关 7、系统的单位脉冲响应函数为t
e t w 2.03)(-=，则系统的传递函数为（ ）
A ．2.03)(+=S s G B. 32
.0)(+=S s G
C ．2.06.0)(+=
S s G D ．3
6
.0)(+=S s G
8、以下系统中，属于最小相位系统的是（ ） A ．s s G 01.011)(-= B ．s s G 01.011
)(+=
C ．1
01.01
)(-=
s s G D ．)1.01(1)(s s s G -=
9、一个线性系统稳定与否取决于（ ）
A ．系统的结构和参数
B ．系统的输入
C ．系统的干扰
D ．系统的初始状态 10、一个系统稳定的充要条件是（ ）
A ．系统的全部极点都在[S]平面的右半平面内
B ．系统的全部极点都在[S]平面的上半平面内
C ．系统的全部极点都在[S]平面的左半平面内
D ．系统的全部极点都在[S]平面的下半平面内
三、系统结构图如下图所示，求)
()
(s R s Y （15分）
四、系统在静止平衡状态下，加入输入信号t t r +=1)(，测得响应为9.09.0)(10+-=-t
e
t t C
试求系统的传递函数。（15分） 得分 评卷人 复查人
五、已知单位反馈系统的开环传递函数为)
5)(1()(+-=s s s K
s G K ，确定使系统稳定时参数K 的取
值范围。（20分） 得分
评卷人
复查人
《机械控制工程基础》C 卷答案
一、填空（ 每小题4分，共20分）
1、某系统传递函数为21s ，在输入t t r 3sin 2)( 作用下，输出稳态分量的幅值为 2/9 。
2、谐波输入下，系统的 稳态 响应称为频率响应。
3、已知某系统开环传递函数的零点都在左半S 平面，其开环频率特性曲线如图1.5所示，则该系统位于右半S 平面的极点数有 0 个。
4、控制系统的基本要求主要有： 稳定性 ， 快速性 ， 准确性 。
5、Nyquist 图上以原点为圆心的单位圆对应于Bode 图上 的 0dB 线。
二、选择题（ 每小题3分，共30分 ）
1、关于反馈的说法，正确的是（ D ）
A ．反馈实质上就是信号的并联
B ．反馈都是人为加入的
C ．正反馈就是输入信号与反馈相加
D ．反馈就是输出以不同方式作用于系统 2、关于系统模型的说法，正确的是（ B ）
A ．每个系统只有一种数据模型
B ．动态模型在一定条件下可简化为静态模型
C ．动态模型比静态模型好
D ．静态模型比动态模型好 3、某环节的传递函数为s 1，则该环节为（ B ）
A. 惯性环节
B. 积分环节 C ．微分环节 D ．比例环节 4、系统的传递函数（ A ）
A ．与外界无关
B ．反映了系统、输出、输入三者之间的关系
C ．完全反映了系统的动态特性 D. 与系统的初始状态有关 5、二阶欠阻尼系统的上升时间为（ C ）
A ．阶跃响应曲线第一次达到稳定值的98%的时间
B ．阶跃响应曲线达到稳定值的时间
C ．阶跃响应曲线第一次达到稳定值的时间
D ．阶跃响应曲线达到稳定值的98%的时间 6、关于线性系统时间响应，说法正确的是（ C ）
A ．时间响应就是系统输出的稳态值
B ．由单位阶跃响应和单位脉冲响应组成
C ．由强迫响应和自由响应组成
D ．与系统初始状态无关 7、系统的单位脉冲响应函数为t
e t w 2.03)(-=，则系统的传递函数为（ A ）
A ．2.03)(+=S s G B. 32
.0)(+=S s G
C ．2.06.0)(+=
S s G D ．3
6
.0)(+=S s G
8、以下系统中，属于最小相位系统的是（ B ） A ．s s G 01.011)(-= B ．s s G 01.011
)(+=
C ．1
01.01
)(-=
s s G D ．)1.01(1)(s s s G -=
9、一个线性系统稳定与否取决于（ A ）
A ．系统的结构和参数
B ．系统的输入
C ．系统的干扰
D ．系统的初始状态 10、一个系统稳定的充要条件是（ C ）
A ．系统的全部极点都在[S]平面的右半平面内
B ．系统的全部极点都在[S]平面的上半平面内
C ．系统的全部极点都在[S]平面的左半平面内
D ．系统的全部极点都在[S]平面的下半平面内 三、系统结构图如下图所示，求
)
()
(s R s Y （15分）
)
()()()()()()()()()(1)()()(s D s C s C s B s B s A s D s C s B s A s C s B s G ++++=
四、系统在静止平衡状态下，加入输入信号t t r +=1)(，测得响应为9.09.0)(10+-=-t
e
t t C
试求系统的传递函数。（15分）
22111)(S
S S S S R +=+= )
10()1(109.0109.01)(22++=++-=
S S S S S S S C 10
10)(+=
S S G 五、已知单位反馈系统的开环传递函数为)
5)(1()(+-=s s s K
s G K ，确定使系统稳定时参数K 的取
值范围。（20分） 得分 评卷人
复查人
K
S S S K s G B +-+=
54)(2
3 ROUTH 判据 K<-20
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
机械识图习题集 第一章制图的基本知识和技能 1．图纸的幅面按尺寸大小可分为5 种，其代号分别为A0，A1，A2，A3，A4。2．图纸格式分为留有装订边和不留装订边两种，按照标题栏的方位又可将图纸格式分为X型和Y型两种。 3．标题栏应位于图纸的右下角，一般包含以下四个区：更改区、签字区、名称及代号区、其他区，标题栏中的文字方向为水平。 4.比例是指图中图形与其实物相应要素的线性尺寸之比。图样上标注的尺寸应是机件的最后完工尺寸尺寸，与所采用的比例无关。 5.常用比例有原值比例、放大比例和缩小比例三种；比例1：2是指实物是图形的2倍，属于缩小比例；比例2：1是指图形是实物的2倍，属于放大比例。 6.比例的选择原则是：作图时应尽量采用原则比例，需要时也可采用放大或缩小的比例。无论采用何种比例，图样中所注的尺寸，均为机件的最后完工尺寸。7．图样中书写的汉字、数字和字母，必须做到字体工整、笔划清除、间隔均匀、排列整齐，汉字应用长仿宋体书写，数字和字母应书写为斜体或直体。8．字号指字体的高度，图样中常用字号有3.5,5,7,10号四种。9．常用图线的种类有粗实线、细实线、波浪线、细虚线、细点画线、双点画线等六种。 10．图样中，机件的可见轮廓线用粗实线画出，不可见轮廓线用细虚线画出，尺寸线和尺寸界线用细实线画出，对称中心线和轴线用细点画线画出。虚线、细实线和细点划线的图线宽度约为粗实线的一半。 11．图样上的尺寸是零件的最后完工尺寸，尺寸以mm为单位时，不需标注代号或名称。 12．标注尺寸的四要素是尺寸界线、尺寸线、箭头、尺寸数字。 13．尺寸标注中的符号：R表示半径，φ表示直径，Sφ表示球面直径，SR表示球面半径，S表示斜度，C表示锥度。 14．标注水平尺寸时，尺寸数字的字头方向应朝上；标注垂直尺寸时，尺寸数字的字头方向应朝左。角度的尺寸数字一律按水平位置书写。当任何图线穿过尺寸数字时都必须断开。 15．斜度是指一直线（或平面）对一直线（或平面）的倾斜程度，写成1：n 形式，用符号S 表示。标注斜度时，在比数之前用斜度符号∠或>表示，该符 号的倾斜方向应与所标斜度的倾斜方向一致。 16．锥度是指圆锥的底圆直径与顶圆直径之差与圆锥长度的比，写成1：n 形式，用符号C 表示。标注锥度时，在比数之前用锥度符号或表示，该符号的倾斜方向应与所标锥度的倾斜方向一致。 17．符号“∠1：10”表示一直线（或平面）对一直线（或平面）的斜度为1:10，符号“1：5”表示圆锥的锥度为1:5 。 18．平面图形中的线段可分为已知线段、中间线段、连接线段三种。它们的作图顺序应是先画出已知线段，然后画中间线段，最后画连接线段。19．平面图形中的尺寸，按其作用可分为定形尺寸和定位尺寸两类。
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
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)?
《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 ●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。
20121080138-机械识图(第三版)习题册-部分参考答案
附录习题册部分参考答案 第一章制图基本规定 三、尺寸标注 2．找出图中尺寸注法的错误之处，并在另一图中正确注出。 第二章正投影作图 一、三视图 1．正投影与三视图。 （1）投射线图形 （2）中心投影法平行投影法正投影法斜投影法 （3）形状和大小度量性好作图方便、准确 （4）反映实长真实性积聚为一点积聚性变短类似性 （5）反映实形真实性积聚为一条直线积聚性变小、投影的形状与原来的形状类似类似性 （6）正主视水平俯视侧左视 （7）投影轴长度（左、右）宽度（前、后）高度（上、下） （8）基准俯视左视 （9）长对正高平齐宽相等 （10）左右上下左右前后前后上下 2．略。 3．略。
4．用彩色笔描出线段AB、BC和平面P、Q在三视图中的投影，并填空（真实性、积聚性、类似性）。 （1）真实性积聚性积聚性；类似性类似性类似性；类似性类似性真实性；真实性积聚性真实性。 （2）类似性类似性积聚性；积聚性类似性类似性；类似性类似性类似性；类似性类似性真实性。 5．观察物体的三视图，在立体图中找出对应的物体，并填写对应的序号。 答：从左到右依次为：（2）（1）；（5）（6）；（4）（3）。 6．补图并填空。 （1） 前、后（2） 上、下7．根据轴测图画三视图（尺寸从轴测图中量取并取整数）。 （1）（2）
8．根据两视图补画第三视图。 （1）（2） （3）（4） 9．补画视图中的缺线。 （1）（2） （3）（4）
二、基本体 1．棱柱。 （1）（2） （3）（4） 2．棱锥。 （1）（2）
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
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。
-------------------------------------密-----------------------封-----------------------线--------------------------------- 班级___________ 考场__________ 姓名______________ 学号_________ 《机械识图》 一、填空题： 1.视图包括 基本视图 、 向视图 、 局部视图 、 斜视图 4种。（难度：A ） 2.物体向基本投影面投射所得的视图称为 基本视图 。（难度：A ） 3.按正投影法分别向六个基本投影面投影，可得到主视图、俯视图、左视图、右视图、仰视图、 后视图六个基本视图。（难度：A ） 4.主、俯、仰、后视图，长度相等；主、左、右、后视图，高度相等；左、俯、右、仰视图，宽 度相等。（难度：A ） 5.将物体的某一部分向基本投影面投射所得的视图称为局部视图。（难度：A ） 6.物体向不平行于任何基本投影面的平面投射所得的视图称为斜视图，必要时，允许将斜视图旋 转配置。（难度：A ） 7．画剖视图时，不要漏画剖切面后面的 可见轮廓线 。（难度：A ） 8.向视图是可以 自由配置 的视图。向视图通常用 箭头 指明投射方向。（难度：A ） 9.为了在剖视图中容易分辨出机件部的实心部分和空心部分，在剖切面剖到的实心处应画剖面符 号，而孔等空心处不画，剖面线应与机件的主要轮廓或剖面区域的对称线成45度角。（难度：A ） 10.按物体被剖切围的大小可将剖视图分为全剖视图、半剖视图和局部剖视图3种。（难度：A ） 11．将机件的部分结构用大于原图形所采用的比例画出的图形称为 局部放大 图。（难度：A ） 12．用两个相交的剖切面剖开机件绘图时，应先 旋转 后 投影 。（难度：A ） 13. 半剖视图中，半个视图与半个剖视图的分界线用 细点划线 。（难度：A ） 14. 假想用剖切面剖开机件，将处在观察者与 剖切面之间的部分移去，而将 其余部分 向投 影面投影所得到的图形称为剖视图。（难度：A ） 15.需要保留部分外形又要表达形的不对称机件，采用局部剖视图。（难度：A ） 16. 移出断面图是画在视图 之外 的断面图，移出断面图的轮廓线用 粗实 线绘制。（难 度：A ） 17. 用剖切平面局部地剖开机件所得到的剖视图称为 局部剖视图 。（难度：A ） 18.机械零件的常用表达方法有 视图 、剖视图 、 断面图 、局部放大图 及其它规定画法。（难 度：A ） 19. 局部视图是将机件的 局部形 向基本投影面投影所得的视图。（难度：A ） 20. 重合断面图是画在视图 之 的断面图，重合断面图的轮廓线用 细实线 线画出。（难度：A ） 21. 六个基本视图中，仰视图与俯视图同样反映物体长、宽方向的尺寸；右视图 与左视图同样 反映物体高、宽方向的尺寸；后视图 与主视图同样反映物体长、高方向的尺寸。（难度：A ） 22. 局部剖视图中，视图与剖视图的分界线用 波浪线 线，也可以用 双折线 线。（难度：A ） 23. 机件的部形状已经在半剖视图中表达清楚，在另一半表达外形的视图中不必再画出 细虚线 。（难度：A ） 24. 剖视图标注的三要素是 剖切符号、 剖切线、 字母。（难度：A ） 25. 剖视图只是假想地剖开机件，用以表达机件 部 形状的一种方法，实际机件是完整的， 因此除剖视图外的其它图形，都按 完整的形状画出。（难度：A ） 26. 机件上的某些细小结构在视图中表达不清晰，或不便于标注尺寸时，采用 局部放大 图。 27. 局部放大图的比例数值是放大图与实际物体的比例，而不是对 原图的比例。（难度：A ） 28. 对于机件的肋、轮辐及薄壁等，如按纵向剖切，这些结构都不画 剖面符号 ，而用 粗实线 将它与其邻接部分分开。（难度：A ） 29.根据断面图在图中配置的图中，可分为移出断面和重合断面。（难度：A ） 30.画在视图之外的断面图称为移出断面，画在视图之的断面图称为重合断面。（难度：A ） 31．螺纹按用途可分为四类，其中用来连接零件的螺纹为 连接 螺纹；用来传递动力和运 动的螺纹为 传动 螺纹。（难度：A ） 32. 以剖视图表示、外螺纹连接时，其旋合部分应按 外螺纹 的画法绘制。（难度：A ） 33. 左旋螺纹要注写 LH ,右旋螺纹不注。（难度：A ） 34.不通螺孔圆锥面尖端的锥顶角一般画成 120 度。（难度：A ） 35.螺纹相邻两牙在 中径 线上对应两点间的轴向距离称为螺距。（难度：A ） 36.啮合的圆柱齿轮的剖视图中，当剖切平面通过两啮合齿轮轴线时，在啮合区，将一个齿轮的 轮齿用粗实线绘制，另一个齿轮的轮齿被遮挡的部分用 虚线 线绘制。（难度：A ） 37. 模数 是设计、制造齿轮的重要参数。（难度：A ） 38.螺栓连接时，被连接零件的孔径必须 大于 螺栓大径。（难度：A ） 39.普通螺纹的螺距有粗牙和细牙两种， 粗牙 螺距不标注。（难度：A ）
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. 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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 +=+== ? 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。 机械识图期末试卷答案 杭州现代技工学校2015—2016学年第一学期高 一机械识图期末考试卷 姓名____________班级______________ 学号______________分数______________ 一、填空题（共20分，每空1分） 1.三视图的投影规律是：主、俯视图长对正；主、左视图高平齐；俯、左视图_宽相 等。俯视图的下方和左视图的右方表示形体的____前___方。 2.三视图以主视图为_基准___，__俯视___图在主视图正下方，__左视__图在主视图正 右方。 3.国标规定，在标注尺寸时，水平方向的尺寸数字字头应朝上 __书写；垂直方向的 尺寸数字，字头应朝左 __书写；工程图样中，尺寸的基本单位为mm 。 4.标注尺寸的三要素是__尺寸界线__、__尺寸数字___ 、_尺寸线____。 5.轴测投影的基本性质__平行性____和___度量性___。 6.由两个或两个以上的基本体经叠加，或由一个基本体切去若干个部分，或者既叠加 又切割而形成的物体称为_组合体__。 7.假象把组合体分解成若干个部分，并分析各部分的形状、相对位置、组合形式和表 面连接关系，这种分析方法称为_形体分析法___。 8.组合体的组成形式有_叠加____、_切割____和___综合___三种。 二、选择题（共15分，每题3分） 1、采用放大或缩小比例绘制图样，其尺寸应注（A） A、实物的尺寸 B、图形的尺寸 C、两者都可 2、根据已知主、俯视图，选择一个正确的左视图。（B） 3、下图中，主、俯、左三个视图中正确的视图是（A） A．主视图 B．俯视图 C．左视图 D．均有错误4、已知立体的主、俯视图，正确的左视图是。（B） 5、图样中一角为30度，采用2：1比例绘制该角时，应将该绘制成（ B）度 A、15 B、30 C、60 三、补画视图中所缺的图线（共10分，每题5分） （1） （2） 密----------------- 封----------------- 线----------------- --内--------------- ----不------------- --------要--------- --------------答--- -------------------- -------------------- -------------------- -------------------- -------------------- -------------------- -------------------- -------------------- -------------------- --- 精心整理，用心做精品2机械工程控制基础考试题完整版(1)
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