《机械工程控制基础》课后题答案.docx

机械工程控制根基目录第一章自动控制系统的根本原理第一节控制系统的工作原理和根本要求第二节控制系统的根本类型第三节典型控制信号第四节控制理论的内容和方法第二章控制系统的数学模型第一节机械系统的数学模型第二节液压系统的数学模型第三节电气系统的数学模型第四节线性控制系统的卷积关系式第三章拉氏变换第一节傅氏变换第二节拉普拉斯变换第三节拉普拉斯变换的根本定理第四节拉普拉斯逆变换第四度传递函数第一节传递函数的概念与性质第二节线性控制系统的典型环节第三节系统框图及其运算第四节多变量系统的传递函数第五章时间响应分析第一节概述第二节单位脉冲输入的时间响应第三节单位阶跃输入的时间响应第四节高阶系统时间响应第六套频率响应分析第一节谐和输入系统的定态响应第二节频率特性极坐标图第三节频率特性的对数坐标图第四节由频率特性的实蛤曲线求系统传递函数第七章控制系统的稳定性第一节稳定性概念第二节劳斯判据第三节乃奎斯特判据第四节对数坐标图的稳定性判据第八章控制系统的偏差第一节控制系统的偏差概念第二节输入引起的定态偏差第三节输入引起的动态偏差第九章控制系统的设iW校正第一节综述第二节希望对数幅频特性曲线的绘制第三节校正方法与校正环节第四节控制系统的增益调整第五节控制系统的串联校正第六节控制系统的局部反响校正第七节控制系统的皎馈校正第一隼自动控制系统的根本原理定义：在没有人的直接参与下，利用控制器使控制对象的某一物理员准确地按照预期的规律运行。第一节控制系统的工作原理和根本要求一、控制系统举例与构造方框图例】T人工控制的恒温箱，希里的炉水温度为100C利用表示函数功能的方块、信号线，画出构造方块图。QE1.人通过SSBIJJWiWt计来获得炉内实际M.通过大苗分析、比Ifi,利用Jw瓶上岸炭助施.ItW图2例2.晓示为液ICT度控制条侬C5B三.法图出控*1奈统方块图和相应的人工朦飒的旗面控制爱方珑阳.K:浮子作为液皿度的反痢物,自动投制疼透过比腑姿BQBj慰度与金3!的硒XSJ.调的开台馁.对读杀进&修正.可保持液而高IS勘定.三38E4广和阀口内造方快图说明:】他号线：带白第头的直战【可标时间9»法故)U<t)zU(三);2引用技:表示他号引出S0S9的；3.比照点：对两个以上的同性质信号的双运算环节;4方板：代稣统中的元杵或环节.方决斛要注明元杵或环节的名称,函数晔受写明&蚊袅达比.Z控烈系烟成1 .培定环节：培出倏入信号,喻岐控三y的目标O1.2 .比那环节：将投M信号与反明信号遗落卿.得出够仁.3放大环节:再济燃号放大并讲*酬锦量转换.4.执行环节：咎怖类.S被图珠：机乱设各.过区6测环节：«极控信号并产生反鹤信号.7.校正环节：出包住能的特定环节.三控制系统将由与要求1.目的：使黜冽傲的菜一或蓼些粒建所预期的刎变化.2过程：即“测一比照一36.三吩就转一纠正仲T3.根本要求.稳定住承晚必尔是栉疝的,不悔赃(;快速性接近目标的快慢也度,过渡过程要小；;隹拢性第二力控利系猊的根本类型1.开珞变一登制系统(仪有前向通遒)X.(t)控制元件被拄对象,(c)2,阳环变量度制系统开环系统：优点:梅演的中.柳定性能好；改点.不微M1.R.»3f1.闭环硒：与上相反.策三节典效MKS号迫人信号是多种多样的，力了对各热按渤系班的性推进展坟一价.通第选定几种外作用形式作为典型外作用信号，并提出统一的性能?S标,作为睿价拓充.1 .阶跃(8号x(t)0t<0X(t)-At0三A-1M.称为单位胸口号,写为1.薪舐信号是一朴对系跣工作最不利的9HF刖形式.例如.电方突然8劭,负弑臾然增加等.Mit,在研究过渡过程性修时通常型选网泡的敏为典也外杵用.柜底的Hai8稀为版响应.2 .侬冲礴数字表达式Xm=AZTot×(t)on它用8炼;锚殴的刑度为A,映E茏面织.单位1»冲吩数(ft)定义为4<t>dttt三fc(t)=Ot*0(t)oot-0f1.d)dt=1399皈度为A的脉不的数也可写为Mt>=A(t)必须R3出,摘中谢必在现实中是不存在的,它只方教学上的瘠义.但它又是很受的很白小K学工艮.3斜依硒恒速信号)x(t)=Att0x(t)-0t<03S10在研究飞机系,粕用句幽2号作为外tF用来评桁过海过程.4 .但加速信号x(t)=At2t0×(t)0<<0£11在研究卫H.杭天技术的浜娴,选用向&伯号作为夕HT用来评价过潼过也5 .正箔龈(皆良敬，诺和信号)x(t)=)Gin(t*)t0×(t)-0t<06延时出数(信号)f(t)=Mt)tiRtMKO£137财机信号(僮用白翼由信号代*)第四节控制理磔洵究内前昉法-摄典控制役论1.主要内笈分析一箪我崇晚的持住,进移统住的的设营；文玲对系貌特性把改&患地迸原前试;踪台一按照恰定的®布、动的目标设计系怅2方法附_以曲斯8号除入，分析储出量给对向变化的情况；Jf1.城法一以谓相信与俗人.分析能出酶癖变化的情况；根轼困去一腐S察组的格枉方程式卸8,均系统参股踞化羡律求朝充条块(又襟B彩法).二.昭皿制理论1.引入状态玷切论；2犹宓最正剧涮：3.修方最优Jea；4白班应和自学习系娩.图14瓦特瞬器第二投渤疾统磁1学唤史为了除定控耨系统内部各特浑量之何定关系,必筑St设戢学梅步.这一今#CXeK1.fi1.何设何从校初系统文体中晒出数学«£>«-15机侬貌的数学横生1柳4平移系统(应阳牛包定律)EF=QF=mGF(t)-<X0(-mXAF(t)-F<(t)R(t)=mXR<t>:电总篇产生的S尼力，为C工Fk):弹性恢复力，为kx(t)SS：mX÷cX+kx三F(t)2机版转系娩J-4三三K-WffiStt3314B1.S3.机航传动系统急的时算机及系统的运劭形式拄捌云动.直线运动.V1.M系统的细成元件.为花、油.轴承、丝11螺母、滑块等.理一个寰朵的大礴,。须附各部件的划3算到同一第n上.在这个部弊的情Q.腿力.肄在恢更力窗为当钥乱何设何归篇农用0®索法.AI慢性野数的JIaI.然动惯*归簿将防系统中的九力和力归刽a信上.X16列各处力矩平离方程式：d怕:M=J)M»dtdb$BM,b=h-Mt<,1.itdCW：MacJj-jMb，一负数施M»一是b伯的主动()力.即*E才MjE/?zIfi*M1.C_工2，1出«¥五列关第式,1.y,同理-T力相等关率MQ/.my2MjZ2由线闻t相等关茏IHZ1g31.;22代入各关系Xt,御2,z1Z)d.d.Mft)=M=1.÷w-4H*J3(-÷×-4)1.=-1.-z1.Zydtdf厉一称为归H到珀上的BX后动惯I1.推之,对于半财11个帕，归一则a的时，(三)2UT从am划第I油的速比，即主动5论国蚊枳/俄加论内蜘总2.移动像&后舞为猿动修列同评荷方程式dHf1.'M-J*Mdtdv潸次F=m=F1.dt式中M：是滑法作用于丝(I的力矩；FSeUii1.作用地块的柏向力.为求M与F之确关系,列关泰式织丝函XD展成平面.tgFFS11DD疝0M1.21由蝶式Fwy=M1.3JF=F=-X7=drtA5JM=J-M中.整鸵W得dtSddNU(J*m(-FJ-=-2”dtdtSK=J*m()?211£17S18第二节今任系统的戴学模型分析思路(见图19):副分为两个环节.iffff1.：tF(t)使出(t)液在口：管入量(t)修出量(t)健设各元件方程式B191 .甯第流方程式(t)三fx<tp1.1.其中PrPi-Pi即源量eaws芯垃移(tja.期:又罡矣机EE遢爰1.,口白非线性关系.sBaeJ线性魂税性化.这是净虐在,t般定工"点花近可厦成w三数方法，»(t)=M(t)-Pf<1»其中%是流量呼砧第J5k,是压力彩电格数.(1J式提根究试验03修正而来.2 .泄在U工作蓄液体泼畸4续方程式.V.(t)=A.V(t)*k>P*-A(2)46A一工作邮R.JR枝廉政,V-液体体枳压缗率,T*模.在不学咫法体的的可压缩性.又不考虑泄Si,(2)式可演化为(t)=A.to(t)3.液在口负吸平衢方左式AP产mXo(t)*cXt)*foc<,(t)*F(t)(4)<8设自由状迩，即Rt)=O.QJA.mX(t)cXo(t)k0<t>(5)4.系统蜘动方程式消去电间交量。(和WU.卯mXo(t)*cXo<t)*Ik,A"Ap)XQ«>=AkMt)%IS设外部系猊电尼.刚度系数不受蚯哂，即C=OgO,愦性力不除S.W×Xt)=A(t)i2是来多少油身多少油的关系式.出三节电气系统的骰学播出】电容慝网络察统3320G)由基尔希天第一定律(的访再统)UXt)UtU<<t)U(t)=OU4t)Rt)fi(t)dt1.-0Cjat5(。i")di(t)1.i=1.-.RWJdtdtdtc2.政大器网塔系蜿a21D比伊随K放大骂二都存分方W由ZMgo<t>=(t)*iHt)因为放大得内阴很大，i1.(t)=0,壬型6h<0U仞乜UiJJ)R%(弓I入：IMo=BU=<10410)Ua虾XU=0)RR,u0(t)=+-)U4t>-u(t)&小2)积分区J1.放大储B22同箭分析过兄i)(u=-1.-1U0(t)=1£2(fyt=-j_Ut(fyf由Mt)词来CKC编出Ki入之可存在根分关系.3)货分运解放大第3323由*(,)=B1.iIa)市得><,)=cjUn(t)ij(t).由i(t)b(t)XSK.W1.(t)-RiCR2依g输入之丽在微分关笈.更因节线性控制系统的玄积关系式眩极设储出与沧人之同的关原,常利用修整关系式.一线住校却系猊的权的敢图24设的示票快，任制哈融人*XXD,林出一为Xo(t).当(t)=(t).即为单位冰冲抽.此时的能出(胡:为明应】M记为h(t).h豚为系统的单Cg峋应或联为权例数.假设辕人竦冲发生在同别,Q)的和h<t>三拄都会再右移动T,形状不变.£251即