1.机械系统的控制结构：传感器，运算单元，执行机构
2.冯诺伊曼思想：结构：运算器，控制器，储存器，输入设备和输出设备（CCMIO）；
计算机内部采用二进制来表示指令和数据；将编好的程序和原始数据先存入存储器中
3.
4.计算机系统分为硬件和软件；硬件分为主机和外部设备；主机包括CPU和存储器
5.总线定义：各种信号线的集合，是计算机各个部件传送数据，地址和控制信息的公共
通路
6.总线构成：地址总线，数据总线，控制总线（ADC）
7.总线特征：高速（满足CPU的外部访问要求），标准（使得不同的设备连接计算机主
机系统），公共（全部外部设备共同使用）
8.现代PC机主机版的三大半导体部件：CPU，存储器，芯片组
9.冯诺伊曼结构缺陷：在高速运行时，不能达到同时取指令和取操作数，从而形成了传
输过程的瓶颈
10.哈佛结构：哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构，是一种并
行体系结构，
11.哈佛结构组成：CPU、程序存储器和数据存储器
12.哈佛结构优势：提供了较大的存储器带宽，使数据的移动和交换更加方便，尤其提供
了较高的数字信号处理性能。
13.微机控制系统分类：台式计算机；中、大、巨型计算机；微处理器；现场控制器；继
电器组（PLC）；
14.z影响运算速度的因素：CPU内部时钟；指令系统；CPU架构；多CPU并行技术；存
储器速度
15.输入通道：将被控对象上的模拟信号和开关信号变换成数字量的各种电路和设备的总
称。
16.传感器输出的模0拟信号预处理：信号放大电路；抗干扰措施；滤波电路；模拟信号
处理
17.传感器信号放大电路的干扰源及解决：热电势干扰——热屏蔽、散热器和将大功率、
小功率电路彼此分开；接口电路内子系统间的耦合——接地与去耦；外部产生的电磁感应耦合和电容耦合——屏蔽电缆、恒流源传输
18.DAC和ADC的主要性能指标：分辨率（Vg=VREF/2n）；精度；转换速度
19.模数转换过程：取样－量化－编码
20.数字传送方式：简单传送；查询传送；中断传送；直接储存器方式传送（DMA）
21.PWM：脉冲宽度调制输出
22.GPU：GraphicProcessingUnit图形处理器
23.T&L：Transform and Lighting多边形转换与光源处理
24.GPU的整体架构：基于流处理器阵列的主流GPU结构－聚合计算性能强；基于通用计
算核心的GPU结构－可编程行上具有较大优势
25.与CPU相比，GPU具有更多的计算单元和高并行结构，GPU更适用于同时进行大量简
单的统一操作，GPU 在处理图形数据和复杂算法方面拥有比CPU 更高的效率，但对于复杂控制过程的处理能力比CPU弱
26.GPU整体架构：流多处理器，流处理器，共享内存，板载显存
27.CUDA：Compute Unified Device Architecture统一计算设备架构
28.PAL：Programmable ArrayLogic可编程阵列逻辑
29.GAL：Generic ArrayLogic通用阵列逻辑
30.PLD：Programmable Logic Device可编程逻辑阵列
31.CPLD：Complex ProgrammableLogicDevice复杂可编程逻辑阵列，一种用户根据各自需
要而自行构造逻辑功能的数字集成电路，集成度更高，有更多的输入端、乘积项和更多的宏单元
32.FPGA：FieldProgrammable Gate Array现场可编程门阵列
33.CPLD基本结构：可编程逻辑阵列（由若干可编程逻辑宏单元组成）、可编程I／O控
制模块（I/O单元是CPLD外部封装引脚和内部逻辑间的接口）、可编程内部连线（作用是在各逻辑宏单元之间以及逻辑宏单元和I/O单元之间提供互连网络）
34.菊花链连接：将多个CPLD器件以串行的方式连接起来，一次完成多个器件的编程。
35.FPGA具有更高的集成度、更强的逻辑实现能力和更好的设计灵活性。具有高密度、高
速率、系列化、标准化、小型化、多功能、低功耗、低成本，设计灵活方便，可无限次反复编程，并可现场模拟调试验证等特点。
36.SRAM编程技术：可反复编程，实现系统功能的动态重构；每次上电需重新下载
37.FPGA组成：可编程逻辑快、输入／输出模块、可编程互联资源、一个SRAM结构的配
置储存单元。
38.CPLD以乘积项结构方式构成逻辑行为
39.FPGA以查表法结构方式构成逻辑行为
40.CPLD更适合完成各种算法和组合逻辑，FPGA更适合完成时序逻辑；CPLD连续式的布
线结构决定了它的时序延迟是均匀的和可预测的，FPGA分段式的布线结构决定了其延迟的不可预测性；编程上FPGA比CPLD具有更大的灵活性。CPLD比FPGA使用起来更方便；CPLD的速度比FPGA快，并具有较大的时间可预测性。CPLD保密性好，功耗大。
41.CPLD编程分为编程器上编程和系统编程两类，优点是系统断电时编程信息也不会丢失。
FPGA可以编程无限次，且可以在工作中快速编程。
42.FPGA设计语言：Verilog HDL
43.CAN总线：Controller Area Network
44.CAN协议废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据进行编码
45.CAN总线特点：多主站根据优先权进行访问；非破坏性的基于优先权的总线仲裁；借
助接收滤波的多点传递；配置灵活性；全系统数据一致性；可以点对点、一点对多点、全局广播几种传递方式接受数据。
46.1553B总线：适合于集中控制的分布式控制系统。
47.VISA：VirtualInstrumentSoftwareArchitecture虚拟仪器软件结构
48.ARCNET：Auxiliary Resource ComputerNetwork
49.普通串口通信
50.LONWORKS
51.I2C：Inter-Integrated Circuit内部集成电路总线。适合于系统内部的集成电路控制
52.I2C特点：由一条串行数据线和一条串行时间线构成；总线上所有设备均可以通过软
件寻址，并始终保持简单的主从关系。多个主设备同时启动数据传送时，会自动进行冲突检测及仲裁，确保数据正确；总线上的IC数目不限。
https://www.doczj.com/doc/074609639.html,B总线：Universal SerialBUS。快速，双向，同步，低价格，动态的可靠性连接的串
行口。支持同步和异步传输；支持主机和外围设备多个数据和信息系统的传输。
54.嵌入式系统形式：IP级架构；芯片级架构；x86处理器嵌入到应用系统中。
55.单片机：是把中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、
输入输入端口（I／O）等主要计算机功能部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。
56.单片机优点：性能高、速度快、体积小、价格低、稳定可靠、应用广泛、通用性强。
最显著的特点是具有非常有效的控制功能。
57.DSP可为数值计算提供更强大的运算能力，MCU通常易于编程并可提供多种片内外围
器。
58.ADUC812有4组8为I／O口
59.P0口：CONTROL＝0为输入输出口，CONTROL＝1为地址总线。P0=0接地，＝1高阻
态
60.P1口：模拟输入口。P1=0为数字输入模式，＝1为模拟输入模式。不能输出。
61.P2、P3口：8位的带上拉电阻的双向口
62.ADUC812共有9种中断源，2种中断优先级，3种特殊功能寄存器控制（IE，IP，IE2）。
63.中断发生时，当前程序指针被压入堆栈，相应的中断向量被装载到程序指针寄存器。
64.中断向量地址内一般存放的是相应的中断子程序的入口地址。
65.ADUC812用户通过写IE寄存器使能不同的中断源，通过写IP寄存器选择每个中断源
的优先级。
66.中断产生的条件：中断源被相应控制器选中，并置相应的标志位位1；EA＝1，IE或者
IE2中的相应中断位置1；中断服务子程序的入口地址已经被加载到对应的中断向量地址中；当前没有更高优先级的中断。
67.ADUC812有2个独立的外部中断输入。
68.TCON寄存器中的IT1＝0时为低电平触发，＝1时为下降沿触发
69.ADUC812有3个16为定时器／计数器。每一个计数器包括2个8位的寄存器（TL、
TH）
70.作为计数器使用时，TLx每一个时钟周期都增加。每一个时钟周期等于12个内部时钟。
71.作为计数器使用时，事件信号最高频率是1/24的内部时钟。
72.ADUC812有三个特殊的寄存器来控制这三个定时器。TMOD控制T0和T1的工作模式，
T2CON控制T2
73.每个定时器有4种工作模式：模式0是13位定时器；模式1是16位定时器；模式2/
是8位自动装载的定时器；定时器0工作于模式3时使得TL0和TH0成为两个独立的8位定时器，此时定时器1工作于模式0～2.
74.ADUC812内部集成了8通道12位单电源ADC模块。此模块具有多通道多路转换器、
采样保持器、片内基准和校准功能。
75.ADC由运放构成的输入驱动是很必要的。
76.ADC转换结果将保存在ADCDATAL（低8位）和ADCDATAH（低4位；高4位保存当
前转换的通道号）存储寄存器里。
77.3个特殊功能寄存器ADCCON1、2、3控制3种工作模式。1控制转换及采集时间、硬
件转换模式及掉电模式；2控制ADC的通道选择和转换模式；3对用户软件给出ADC 忙状态的指示。
78.SCONV＝1为单步AD转换，CCONV＝1为连续AD转换。
79.ADUC812集成了2个12位电压输出DAC（满能量输出）
80.每一路DAC可以工作在12位或者8位的输出精度上。两路共享一个控制寄存器
DACCON。4个数据寄存器DAC0H/L，DAC1H/L。必须先写高位数据。
81.DSP：DigitalSignalProcessor数字信号处理器。哈佛结构，程序和数据分开储存。保证
数字信息处理速度
82.DSP硬件结构特点：采用哈佛结构；采用流水作业；独立的硬件乘法器；循环寻址；
独立的DMA总线和控制器；多处理器接口
83.TMS320LF2407系列有41个GPIO引脚，所有I／O和复合引脚可以用9个16位控制
寄存器进行设置。这些寄存器分为两类：I／O口复用控制寄存器（MCRx）（选择I／O口是作为基本功能还是I／O功能）；数据和方向控制寄存器（PxDATDIR）（当I／O引脚作为一般I／O时，可以控制数据和I/O引脚的数据方向，直接和I／O引脚相连。
84.TMS320LF2407 内核提供1个不可屏蔽中断源NMI和6个根据优先级提供服务的可屏
蔽中断源INT1～6。
85.外设中断条件：外设事件的中断使能位被使能（IE和PIE）；CPU内核级的6个可屏蔽
中断中能控制该外设事件高级中断至少有一个被使能；在外设事件发生时，首先将其在外设中断状态器的标志位置1，从而引起CPU内核的INT1～6的一个产生中断。86.CPU中断寄存器：中断标志寄存器IFR（16位，0006h，0～5对应INT1～6）；中断屏
蔽寄存器IMR（16位，0004h，0～5对应INT1～6）
87.外设中断寄存器：外设中断向量寄存器（PIVR）；外设中断请求寄存器
（PIRQR0/1/2）；外设中断应答寄存器（PIACKR0/1/2）
88.TMS320LF2407包括EVA和EVB两个事件管理器模块。起始地址分别为7400H和
7500H。
89.每个事件管理器包括通用定时器，捕获单元，比较单元和正交编码脉冲电路。
90.EVA包含定时器1，2；EVB包含定时器3，4；总共有3个比较寄存器。
91.中断事件分为ABC三组，每组有不同的中断标志，中断使能寄存器，中断屏蔽寄存器
和一些外设事件的中断请求。
92.每个定时器有4中可选择的操作模式：停止／保持模式；连续增计数模式；定向增／
减计数模式；连续增减计数模式。TxCON决定
93.TMS320LF2407自带内置S/H的10位ADC；16个模拟输入通道。
94.0
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
1-3 题1-3图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。分析 系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。 题1-3图 炉温自动控制系统原理图 解 加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压c u 的平方成正比， c u 增高，炉温就上升，c u 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流 电动机驱动。炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压f u 。f u 作为系统的反馈电压与给定电压r u 进行比较，得出偏差电压e u ，经电压放大器、功率放大器放大成a u 后，作为控制电动机的电枢电压。 在正常情况下，炉温等于某个期望值T °C ，热电偶的输出电压f u 正好等于给定电压 r u 。此时，0=-=f r e u u u ，故01==a u u ，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停 留在某个合适的位置上，使c u 保持一定的数值。这时，炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。 当炉膛温度T °C 由于某种原因突然下降(例如炉门打开造成的热量流失)，则出现以下的控制过程： 控制的结果是使炉膛温度回升，直至T °C 的实际值等于期望值为止。 ?→T C ?→↑→↑→↑→↑→↑→↓→↓T u u u u u c a e f θ1C ↑ 系统中，加热炉是被控对象，炉温是被控量，给定量是由给定电位器设定的电压r u （表征炉温的希望值）。系统方框图见图解1-3。
1-5采用离心调速器的蒸汽机转速控制系统如题1-5图所示。其工作原理是：当蒸汽机带动负载转动的同时，通过圆锥齿轮带动一对飞锤作水平旋转。飞锤通过铰链可带动套筒上下滑动，套筒内装有平衡弹簧，套筒上下滑动时可拨动杠杆，杠杆另一端通过连杆调节供汽阀门的开度。在蒸汽机正常运行时，飞锤旋转所产生的离心力与弹簧的反弹力相平衡，套筒保持某个高度，使阀门处于一个平衡位置。如果由于负载增大使蒸汽机转速ω下降，则飞锤因离心力减小而使套筒向下滑动，并通过杠杆增大供汽阀门的开度，从而使蒸汽机的转速回升。同理，如果由于负载减小使蒸汽机的转速ω增加，则飞锤因离心力增加而使套筒上滑，并通过杠杆减小供汽阀门的开度，迫使蒸汽机转速回落。这样，离心调速器就能自动地抵制负载变化对转速的影响，使蒸汽机的转速ω保持在某个期望值附近。 指出系统中的被控对象、被控量和给定量，画出系统的方框图。 题1-5图蒸汽机转速自动控制系统 解在本系统中，蒸汽机是被控对象，蒸汽机的转速ω是被控量，给定量是设定的蒸汽机希望转速。离心调速器感受转速大小并转换成套筒的位移量，经杠杆传调节供汽阀门，控制蒸汽机的转速，从而构成闭环控制系统。 系统方框图如图解1-5所示。
1.机械系统的控制结构：传感器，运算单元，执行机构 2.冯诺伊曼思想：结构：运算器，控制器，储存器，输入设备和输出设备（CCMIO）； 计算机内部采用二进制来表示指令和数据；将编好的程序和原始数据先存入存储器中 3. 4.计算机系统分为硬件和软件；硬件分为主机和外部设备；主机包括CPU和存储器 5.总线定义：各种信号线的集合，是计算机各个部件传送数据，地址和控制信息的公共 通路 6.总线构成：地址总线，数据总线，控制总线（ADC） 7.总线特征：高速（满足CPU的外部访问要求），标准（使得不同的设备连接计算机主 机系统），公共（全部外部设备共同使用） 8.现代PC机主机版的三大半导体部件：CPU，存储器，芯片组 9.冯诺伊曼结构缺陷：在高速运行时，不能达到同时取指令和取操作数，从而形成了传 输过程的瓶颈 10.哈佛结构：哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构，是一种并 行体系结构， 11.哈佛结构组成：CPU、程序存储器和数据存储器 12.哈佛结构优势：提供了较大的存储器带宽，使数据的移动和交换更加方便，尤其提供 了较高的数字信号处理性能。 13.微机控制系统分类：台式计算机；中、大、巨型计算机；微处理器；现场控制器；继 电器组（PLC）； 14.z影响运算速度的因素：CPU内部时钟；指令系统；CPU架构；多CPU并行技术；存 储器速度 15.输入通道：将被控对象上的模拟信号和开关信号变换成数字量的各种电路和设备的总 称。
16.传感器输出的模0拟信号预处理：信号放大电路；抗干扰措施；滤波电路；模拟信号 处理 17.传感器信号放大电路的干扰源及解决：热电势干扰——热屏蔽、散热器和将大功率、 小功率电路彼此分开；接口电路内子系统间的耦合——接地与去耦；外部产生的电磁感应耦合和电容耦合——屏蔽电缆、恒流源传输 18.DAC和ADC的主要性能指标：分辨率（Vg=VREF/2n）；精度；转换速度 19.模数转换过程：取样－量化－编码 20.数字传送方式：简单传送；查询传送；中断传送；直接储存器方式传送（DMA） 21.PWM：脉冲宽度调制输出 22.GPU：GraphicProcessingUnit图形处理器 23.T&L：Transform and Lighting多边形转换与光源处理 24.GPU的整体架构：基于流处理器阵列的主流GPU结构－聚合计算性能强；基于通用计 算核心的GPU结构－可编程行上具有较大优势 25.与CPU相比，GPU具有更多的计算单元和高并行结构，GPU更适用于同时进行大量简 单的统一操作，GPU 在处理图形数据和复杂算法方面拥有比CPU 更高的效率，但对于复杂控制过程的处理能力比CPU弱 26.GPU整体架构：流多处理器，流处理器，共享内存，板载显存 27.CUDA：Compute Unified Device Architecture统一计算设备架构 28.PAL：Programmable ArrayLogic可编程阵列逻辑 29.GAL：Generic ArrayLogic通用阵列逻辑 30.PLD：Programmable Logic Device可编程逻辑阵列 31.CPLD：Complex ProgrammableLogicDevice复杂可编程逻辑阵列，一种用户根据各自需 要而自行构造逻辑功能的数字集成电路，集成度更高，有更多的输入端、乘积项和更多的宏单元 32.FPGA：FieldProgrammable Gate Array现场可编程门阵列 33.CPLD基本结构：可编程逻辑阵列（由若干可编程逻辑宏单元组成）、可编程I／O控 制模块（I/O单元是CPLD外部封装引脚和内部逻辑间的接口）、可编程内部连线（作用是在各逻辑宏单元之间以及逻辑宏单元和I/O单元之间提供互连网络） 34.菊花链连接：将多个CPLD器件以串行的方式连接起来，一次完成多个器件的编程。 35.FPGA具有更高的集成度、更强的逻辑实现能力和更好的设计灵活性。具有高密度、高 速率、系列化、标准化、小型化、多功能、低功耗、低成本，设计灵活方便，可无限次反复编程，并可现场模拟调试验证等特点。 36.SRAM编程技术：可反复编程，实现系统功能的动态重构；每次上电需重新下载 37.FPGA组成：可编程逻辑快、输入／输出模块、可编程互联资源、一个SRAM结构的配 置储存单元。 38.CPLD以乘积项结构方式构成逻辑行为 39.FPGA以查表法结构方式构成逻辑行为 40.CPLD更适合完成各种算法和组合逻辑，FPGA更适合完成时序逻辑；CPLD连续式的布 线结构决定了它的时序延迟是均匀的和可预测的，FPGA分段式的布线结构决定了其延迟的不可预测性；编程上FPGA比CPLD具有更大的灵活性。CPLD比FPGA使用起来更方便；CPLD的速度比FPGA快，并具有较大的时间可预测性。CPLD保密性好，功耗大。
习 题 2.1 什么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,x o 表示系统输出,x i 表示系统输入,哪些是线性系统 (1) x x x x x i o o o o 222=++&&& (2) x tx x x i o o o 222=++&&& (3) x x x x i o 222o o =++&&& (4) x tx x x x i o o o 222o =++&&& 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x i 表示输入位移，x o 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 c x c c x m i &&&&1 2 1 o o )(=++ (2)对图(b)所示系统，引入一中间变量x,并由牛顿定律有 消除中间变量有 (3)对图(c)所示系统，由牛顿定律有 即 x k x c x k k x c i i o o 1 2 1 )(+=++&& 2.3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i 1为流过R 1的电流,i 为总电流,则有 消除中间变量,并化简有
u R C u C C R R u R C u R C u C C R R u R C i i i o o o 1 2 2 1 1 2 2 1 2 2 2 1 2 1 2 1 1)()1(1+++=-+ ++&&&&&&& (2)对图(b)所示系统，设i 为电流，则有 消除中间变量,并化简有 2.4 求图(题2.4)所示机械系统的微分方程。图中M 为输入转矩,C m 为圆周阻尼，J 为转动惯量。 解：设系统输入为M （即），输 出θ(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 x ,即可得到系统动力学方程 KM M c M m C R c k KJ c C km R cJ mC mJ m m m ++=++-++++&&&&&&&&&θ θθθ）（2 2 )()() 4(2.5 输出y(t)与输入x(t)的关系为y(t)= 2x(t)+0.5x 3(t)。 （1）求当工作点为x o =0,x o =1,x o =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
习 题 2.1 什么是线性系统?其最重要的特性是什么?下列用微分方程表示的系统中,x o 表示系统输出,x i 表示系统输入,哪些是线性系统? (1) x x x x x i o o o o 222=++ (2) x tx x x i o o o 222=++ (3) x x x x i o 222o o =++ (4) x tx x x x i o o o 222o =++ 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x i 表示输入位移，x o 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
x m x c x x c i o o 2 o 1 )(=-- 即 x c x c c x m i 1 2 1 o o )(=++ (2)对图(b)所示系统，引入一中间变量x,并由牛顿定律有 )1()()(1 x x c k x x o i -=- )2()(2 x k x x c o o =- 消除中间变量有 x ck x k k x k k c i o 1 2 1 o 2 1 )(=-- (3)对图(c)所示系统，由牛顿定律有 x k x x k x x c o o i o i 2 1 )()(=-+- 即 x k x c x k k x c i i o o 1 2 1 )(+=++ 2.3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i 1为流过R 1的电流,i 为总电流,则有 ?+=idt C i R u o 12 2 i R u u o i 1 1=-
《机电一体化系统》模拟试卷1及参考答 案
《机电一体化系统》模拟试卷1及参考答案 一、名词解释（每题3分共15分） 1、机电一体化 2、步进电动机 3、灵敏度(测量) 4、变频调速 5、FMS 二、填空题（每空１分，共20分） 1、对伺服系统的技术要求是____________、____________、____________、__ _________。 2、机电一体化的机械系统设计主要包括两个环节：____________、 ____________。 3、计算机控制系统的类型包括___________、__________、监督控制系统、___ ________。 4、接口的基本功能主要有______________、__________、________________ _。 5、对直线导轨副的基本要求是__________、__________、_________、_______ ___和平稳。 6、伺服系统的基本组成包括__________ 、____________、__________、_____ _________。 三、选择题（每题2分共10分）
1. 步进电动机，又称电脉冲马达，是通过______决定转角位移的一种伺服电动机。 A 脉冲的宽度 B 脉冲的数量 C 脉冲的相位 D 脉冲的占空比 2. 对于交流感应电动机，其转差率s的范围为（）。 A.1 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。 武汉理工大学考试试题纸（A卷）课程名称：机械系统计算机控制专业班级机械制造及自动化2002级 备注：学生不得在试题纸上答题（含填空题、选择题等客观题） 一．填空题（每空0.5分，共20分） 1．8086CPU被复位后，以下各寄存器的内容是Flag：（1）；IP：（2）；CS （3）；系统将从存储器的（4）地址处取指令执行。 2．在数字逻辑电路中，逻辑是指（5），组合逻辑电路的特点是（6），时序逻辑电路的特点是（7）。 3．微型计算机硬件通常由五个基本部分组成，它们分别是（8），（9），（10），（11）和（12）。 4．88086/8088在最小方式下有关总线请求的信号引线是（13）和（14）。 5．8086宏汇编语言中的伪指令可以组成多种伪指令语句，符号定义伪指令的形式为（15），分段定义伪指令的形式为（16），指定起始地址伪指令的形式为（17）。 6．汇编语言编写的源程序是结构化形式的程序，它有四种基本结构形式，它们是（18），（19），（20）和（21）。 7．8086/8088在满足（22）和（23）的条件下可以响应一个外部INTR中断请求；8086/8088的中断向量表在存储器的（24）地址至（25）地址的区域中；向量表的内容是（26）。 8．当一片存储器芯片的容量不能满足系统要求时，需要用多片组合来扩充存储器，扩充的方法有（27）和（28）两种。 9．在计算机系统中，如果存储器芯片的地址线少于系统中所具有的地址线，一般将低位地址线与存储器地址线直接相连，高位地址线有三种译码方式，它们是（29），（30）和（31）。 10．中断处理的过程一般可分为保存断点，（32），（33），（34）和（35）。 11．8086微机系统中，堆栈区内数据存储的规则是（36），堆栈区数据存储单元的地址由（37）和（38）两个寄存器提供起逻辑地址，堆栈操作的指令有（39）和（40）。 两条。 二．问答题（每小题5分，共20分） 1．8086与8088这两个微处理器在结构上有何相同点，有何主要区别？ 2．简述CPU和外设信息交换的各种方式及其特点。 3．8086如何响应一个外部的INTR中断请求? 4．8086执行了一个总线周期”是指8086做了哪些可能的操作？基本总线周期如何组成？在一个典型的读存储器总线周期中，地址信号、ALE信号、RD#信号、数据信号分别何时产生？三．计算和画图题（每小题5分，共15分） 1．8位二进制补码完成–85 + 60 计算，并判断结果是否有溢出。 2．个有32个字的数据区，它的起始地址为80A0：CDF6，算出这个数据区首、末字单元的物理地址。 3．图示说明数据定义伪指令语句 VAR DB 12，–12H，3DUP（0，FFH）实现的内存分配和预置数据。 四．指令和程序题（共20分） 1．指出下列指令中源操作数和目标操作数的寻址方式。（5分） （1）MOV SI，2100H（2）AND AX，ES:[BX] （3）ADC AX，[BX][SI] 2．请写出下列指令单独执行后，有关寄存器及存储单元的内容。（5分） 假设指令执行前(DS)=(ES)=3000H，(AX)=2000H，(BX)=1200H，(SI)=2， (31200H)=2400H，(31202H)=90F7H （1）ADD ES：[BX]，900H （2）MUL WORD PTR [BX+SI] 3．请把下列程序中所缺语句补充完整，并回答问题：（10分） TITLE EXAMPLE.ASM DATA SEGMENT A DW 0 B DW 0 C DW 230，20，54 __________________________ CODE SEGMENT ASSUME ______________________________ PROG PROC FAR START: PUSH DS MOV AX.0 _______________ MOV AX，DATA ________________ 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。 机械控制工程基础复习题1 1、 选择填空（30分，每小题2分） （下列各题均给出数个答案，但只有一个是正确的，请将正确答案的序号写在空白 处） 1.1在下列典型环节中，属于振荡环节的是 。 (A) 101.010)(2++= s s s G (B) 1 01.01)(2 ++=s s s G (C) 101 )(+=s s G 1.2系统的传递函数定义为在零初始条件下输出量的Laplace 变换与输入量的Laplace 变换之比，其表达式 。 （A ）与输入量和输出量二者有关 （B ）不仅与输入量和输出量二者有关，还与系统的结构和参数有关 （C ）只与系统的结构和参数有关，与输入量和输出量二者无关 1.3系统峰值时间p t 满足 。 （A ） 0)(=p p o dt t dx （B ）)()(∞=o p o x t x （C ）)()()(∞??≤∞-o o p o x x t x 其中，)(t x o 为系统的单位阶跃响应。 1.4开环传递函数为G (s )的单位反馈系统的静态速度误差系数的计算式为 。 (A) )(lim 0 s G K s v →= (B) )(lim 2 s G s K s v →= (C) )(lim 0 s sG K s v →= 1.5最大百分比超调量(%)p M 的定义式为 。 （A ）)()(max (%)∞-=o o p x t x M (B) %100) () ()(max (%)∞∞-= o o o p x x t x M （C ）) () (max (%)t x t x M i o p = 其中，)(t x i 为系统的输入量，)(t x o 为系统的单位阶跃响应，)(max t x o 为)(t x o 的最大值。 1.6给同一系统分别输入)sin()(11t R t x i ω=和)sin()(2t R t x r i ω=这两种信号（其中， r ω是系统的谐振频率，1ω是系统正常工作频率范围内的任一频率），设它们对应的稳态输出分别为)sin()(1111?ω+=t C t x o 和)sin()(222?ω+=t C t x r o ，则 成立。 （A ）21C C > （B ）12C C > （C ）21C C = 1.7 若一单位反馈系统的开环传递函数为) ()(1220 a s a s a s G += , 则由系统稳定的必 要条件可知， 。 （A ）系统稳定的充分必要条件是常数210,,a a a 均大于0 机电一体化考试试卷 A卷 一. 名词解释 1. 接口——机电一体化系统中各子系统之间进行物质、能量和信息传递与交换的联系部件。 2. 连续控制系统——信号在时间上是连续变化的系统。 3. 计算机控制系统——采用计算机作为控制器的控制系统即为计算机控制系统，又被称为离散控制系统。 5. 直流伺服系统——采用直流伺服电动机作为执行元件的伺服系统。 8. 同步调制——在改变正弦调制波的频率f的同时成正比的改变三角载波的频率f c，使载频比N保持不变，则称为同步调制。 9. 异步调制——在改变正弦调制波的频率f的同时，三角载波的频率f c的值保持不变,使载频波比N值不断变化，则称为异步调制。 11. 抗干扰技术——研究电子设备及系统抵抗外部和内部电磁干扰，保证其正常工作的具体措施。 12. 工业机器人——一种能自动定位控制、可重复编程的、多功能的、多自由度的操作机。能搬运材料、零件或操作工具，用以完成各种作业。 二. 填空 1. 接口的基本功能有三个，一是交换，通过接口完成信号模式或能量的统一，二是放大，达到能量的匹配，三是传递，遵循协调一致的时序，信号格式和逻辑规范将放大后的信号可靠.快速.精确地交换。 3. 在机电一体化系统中，机械结构主要用于执行机构、传动机构和支承部件，用以完成规定的动作；传递功率、运动和信息；起支承连接作用等。通常，它们是微机控制伺服传动系统的有机组成部分。 4. 对机电一体化系统中的机械传动系统建模一般分两步进行，首先把机械系统中各基本物理量折算到传动链中的某个元件上，然后，再根据输入量和输出量的关系建立它的数学模型。 6. 由于非线性摩擦的存在，机械系统在低速运行时，常常出现爬行现象，导致系统运行不稳定。爬行一般出现在某个临界转速以下，而在高速运行时并不出现。 7. 惯量的适当增大只有在改善低速爬行时有利。因此，机械设计时，在不影响系统刚度的条件下，应尽量减小惯量。 10. 一般来说，伺服系统的基本组成可包括控制器、功率放大器、执行机构和检测装置等四大部分。 11. 常用的伺服电动机有直流伺服电动机、交流伺服电动机、步进电动机三种。 14. 若系统的输出量为速度，将此速度反馈到输入端，并与输入量比较，就可以实现对系统的速度控制，这种控制系统称为速度伺服控制系统。 17. 单片微计算机是将CPU 、RAM 、ROM 、定时/计数、多功能I/O(并行、 机械控制工程基础（专升本） 多选题 1. 微分环节的特点和作用是_______.(5分) (A) 输出提前于输入 (B) 干扰噪声放大 (C) 高通滤波 (D) 作为反馈环节，可改善系统的稳定性 (E) 作为校正环节，使系统的剪切频率增大 标准答案是：A,B,C,D,E 2. 闭环控制系统必不可少的环节有_______.(5分) (A) 输入输出 (B) 被控对象 (C) 测量环节 (D) 校正环节 (E) 比较环节 标准答案是：A,B,C,D,E 3. 若系统的传递函数为G(s)=10(s+5)/[s2(s+2)(s2+0.2s+100)]，则其特性是_______.(5分) (A) 其奈奎斯特曲线在频率趋于零时的起点处，应平行于负实轴 (B) 其奈奎斯特曲线在频率趋于无穷大的终点处，应平行于正实轴，并进入坐标原点 (C) 其Bode图的转折频率依次为2，3.14，10，50 (D) 其Bode图的幅频特性的斜率依次为[-40],[-60],[-100],[-80]dB/Dec (E) 系统的增益为5/2 标准答案是：A,B,C,D 4. 工程实际中常用的典型测试信号有________.(5分) (A) 脉冲信号 (B) 阶跃信号 (C) 斜坡信号 (D) 抛物线信号 (E) 正弦信号 标准答案是：A,B,C,D,E 5. PID调节器与无源器件的相位滞后-超前校正器在原理上的区别有_______.(5分) (A) PID调节器在低频段的斜率为-20dB/Dec，相位滞后-超前校正器的低频段斜率为0dB/Dec (B) PID 调节器的高频段的斜率为+20dB/Dec，相位滞后-超前校正器的高频段斜率为0dB/Dec (C) PID调节器对高频噪声敏感，无源器件的相位滞后超前校正器则不放大高频噪声 (D) PID调节器构成带阻滤波器 (E) PID调节器是带通滤波器 标准答案是：A,B,C 6. 单位负反馈系统的闭环传递函数为G(s)=9(0.2s+1)(0.5s+1)/[s2(0.1s+1)]，则系统特性为_______.(5分) (A) 它是II型系统 (B) 闭环系统包含的典型环节有六个 (C) 闭环系统跟踪斜坡信号的稳态误差为零 (D) 闭环系统跟踪阶跃信号的稳态误差为零 1 机械控制工程基础总结 机械工程控制论的基本含义 机械控制工程是研究控制论在机械工程中应用的科学。它是一门跨控制论和机械工程的边缘学科。随着工业生产和科学技术的不断向前发展，机械工程控制论这门新兴学科越来越为人们所重视。原因是它不仅能满足今天自动化技术高度发展的需要，同时也与信息科学和系统科学紧密相关，更重要的是它提供了辩证的系统分析方法，即不但从局部，而且从整体上认识和分析机械系统，改进和完善机械系统，以满足科技发展和工业生产的实际需要。 机械工程控制论的研究对象与任务 机械工程控制论的研究对象是机械工程技术中广义系统的动力学问题。具体地讲，机械工程控制论是研究系统及其输入、输出三者之间的动态关系，也就是研究机械工程广义系统在一定的外界条件作用下，从系统的一定初始条件出发，所经历由内部的固有特性所决定的整个动态历程。例如，在机床数控技术中，调整到一定状态的数控机床就是系统，数控指令就是输入，数控机床的加工运动就是输出。这里系统是由相互联系、相互作用的若干部分构成且有一定运动规律的一个有机整体。输入是外界对系统的作用，输出是系统对外界的作用。通常机械工程控制论简称为机械控制工程，其所研究的系统可大可小、可繁可简，完全由研究的需要而定，因而称之为广义系统。由此可见，就系统及其输入、输出三者之间的动态关系而言，机械工程控制论的任务 主要研究解决以下几个方面的问题： １.当系统已定，输入已知时，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，称系统分析。２.当系统已定，系统的输出也已给定时，要确定系统的输入，使输出尽可能符合给定的最佳要求，称系统的最优控制。３.当输入和输出均已知时，求系统的结构与参数，即建立系统的数学模型，称系统辨识或系统识别。４.当系统已定输出已知时，要识别输入或输入中的有关信息，称滤波与预测反馈及反馈控制 反馈及反馈控制 控制论的核心内容是：通过信息的传递、加工处理和反馈来进行控制。控制论把一切能表达一定含义的信号、符号、密码和消息等统称为信息。所谓信息传递，是指信息在系统及过程中以某种关系动态地传递，亦称转换。例如，对于机床加工工艺系统，要研究机床的加工精度问题，可将工件尺寸作为信息，通过工艺过程的转换，对加工前后工件尺寸的分布情况，运用信息处理的理论和方法来 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。 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、 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 开环系统 和 闭环系统 。 3． 在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有 微分方程 、 传递函数 等。 4． 误差响应 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 。 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 谐波 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 四、求拉氏变换与反变换 (10分) 1． 求[0.5]t te -（5分） 2． 求 1 3[ ](1)(2) s s s -++（5分） R u 0 u i L C u 0u i (a) (b) (c) 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 七、已知某系统是单位负反馈系统，其开环传递函数1 510 += s G k ，则该系统在单位脉冲、单位阶跃和单位恒速信号（斜坡信号）作用下的稳态误差ss e 分别是多少？（10分） 2-1什么是线性系统？其最重要特性是什么？ 答：如果系统的数学模型是线性的，这种系统就叫做线性系统。线性系统最重要的特性，是适用于叠加原理。叠加原理说明，两个不同的作用函数（输入），同时作用于系统所产生 的响应（输出），等于两个作用函数单独作用的响应之和因此，线性系统对几个输入 量同时作用而产生的响应，可以一个一个地处理，然后对它们的响应结果进行叠加。 2-2 分别求出图（题2-2）所示各系统的微分方程。 ) () (t f t y k m (a ) ) (t y ) (t f 2 1 k k m (b ) c c 1 2 m x x i o (c ) 1k 2 k o i x x c (d ) 1 k 2k x i x o c (e ) 解：)(a )()()(t f t ky t y m =+ )(b )()()()(21t f t y k k t y m =++ ? ???+=-02010))((x c x m c x x c i 2 12110)()()() (K K s K K c cs K s X s X d i ++= 02010)())((x K c x x K x x e i i =-+-? ? 2-3 求图（题2-3）所示的传递函数，并写出两系统的无阻尼固有频率n ω及阻尼比ξ的表达式。 x i x o c k m (a ) C u u o i L R (b ) 解：图)(a 有：m k s m c s m k s G ++= 2)( m k n =ω mk C 2=ξ 图)(b 有：??? ???? =++=??idt C V idt C R L V i i i 110 ∴ LC s L R s LC s G 11 )(2+ += LC n 1=ω L C R 2=ξ 2-4 求图（题2-4）所示机械系统的传递函数。图中M 为输入转矩，m C 为圆周阻尼，J 为转动惯量。（应注意消去θ θ ,及θ ） x m k R c M m ,C J 题2-4 解：由已知可知输入量M 与输出量θ之间的关系为： M k C J m =++θθθ 经拉氏变换后为：)()()(2 s M k s s C s Js m =++θθθ ∴ 2 2 2 222/11)() ()(n n n m m s J k s J C s J k s C Js s M s s G ωξωωθ++=++=++== 其中，J k n = ω Jk C m 2=ξ 2-5 已知滑阀节流口流量方程式为)/2(v ρωp x c Q =，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；v x 为节流阀的位移量；c 为流量系数；ω为节流口 一、]t b 填空题 1.工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两个组成部分。 2.计算机控制系统中常用的控制器有可编程序控制器、工控机、单片机、DSP、智能调节器等。 3.在计算机控制系统中，被测信号有单端对地输入和双端不对地输入两种输入方式。 4.ADC0809是一种带有8通道模拟开关的8位逐次逼近式A/D转换器。 5.模拟量输入通道的任务是把从系统中检测到的模拟信号，变成二进制数字信号，经接口送往计算机。 6.信号接地方式应采用一点接地方式，而不采用多点接地方式。 7.按极点配置设计的控制器通常有两部分组成，一部分是状态观测器，另一部分是控制规律。 8.模块化程序设计一般包括自顶向下和自底向上两种设计方法。 9.线性表、数组、堆栈和队列的共同特点是要求连续的存储单元来顺序存放数据元素。 10.计算机控制系统的输入变送器和输出执行机构的信号统一为0~10mA DC或4~20mA DC。 二、名词解释 1.采样过程按一定的时间间隔T，把时间上连续和幅值上也连续的模拟信号，变成在时刻0、T、2T、…kT的一连串脉冲输出信号的过程 2.地线”是信号电流流回信号源的地阻抗路径 3.数字程序控制就是计算机根据输入的指令和数据，控制生产机械(如各种加工机床)按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动地完成工作的自动控制 4.数据是描述客观事物的数、字符，以及所有能输入到计算机中并被计算机程序处理的符号的集合 5.积分饱和如果执行机构已到极限位置，仍然不能消除偏差时，由于积分作用，尽管计算PID差分方程式所得的运算结果继续增大或减小，但执行机构已无相应的动作 三、选择题（合计15分，每题3分） 1.下列不属于数字控制方式的是（C ） A、点位控制 B、直线控制 C、网格控制 D、轮廓控制 2.8位的A/D转换器分辨率为（ C ） A、0.01587 B、0.007874 C、0.003922 D、0.0009775 3.专家控制系统大致可以分为（D ） ①专家自整定控制②专家自适应控制③专家监督控制④混合型专家控制⑤仿人智能控制 A、①②③⑤ B、②④⑤ C、②③④⑤ D、①③④⑤ 4.一个8位的A/D转换器(量化精度0.1%)，孔径时间3.18μm，如果要求转换误差在转换精度内，则允许转换的正弦波模拟信号的最大频率为（B ） A、5Hz B、50Hz C、100Hz D、500Hz 5.某热处理炉温度变化范围为0~1350℃，经温度变送器变换为1~5V的电压送至ADC0809，ADC0809的输入范围为0~5V，当t=KT时，ADC0809的转换结果为6A，此时炉温为（C ） A、588.98℃ B、288.98℃ C、361.23℃ D、698.73℃ 四、简答题（合计20分，每题5分） 1.什么是干扰，干扰来源，抗干扰措施。 答：就是有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。外部干扰和内部干扰。硬件措施，软件措施，软硬结合的措施 2.逐点比较法插补原理。 答：所谓逐点比较法插补，就是刀具或绘图笔每走一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较，看这机械工程控制基础知识点汇总
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