機(jī)械工程控制基礎(chǔ)學(xué)習(xí)指導(dǎo)楊明課后參考答案

第1章緒論簡(jiǎn)答題1.如圖1-1所示，分析汽車駕駛?cè)笋{駛汽車過程中的反饋控制過程并畫出其框圖。

答:汽車駕駛?cè)笋{駛汽車過程中的反饋控制過程是一個(gè)簡(jiǎn)單的閉環(huán)控制系統(tǒng)。汽車駕駛?cè)笋{駛汽車希望汽車具有一定的理想狀態(tài)(如速度，方向等)，人眼及神經(jīng)感覺測(cè)出實(shí)際的行駛方向與期望的行駛方向之差，指揮四肢控制汽車的方向驅(qū)動(dòng)，直到實(shí)際的行駛方向與期望的行駛方向一致，使汽車按預(yù)定的狀態(tài)運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，路面的狀況等因素會(huì)對(duì)汽車的實(shí)際狀態(tài)產(chǎn)生影響，使得汽車偏離理想狀態(tài)，人的感覺器官感覺車子的狀態(tài)，并將此信息返回到大腦，大腦根據(jù)實(shí)際狀態(tài)與理想狀態(tài)的偏差調(diào)整四肢動(dòng)作，如此循環(huán)往復(fù)。其信息流動(dòng)與反饋的過程如圖1-2所示。

2.電熱水器工作時(shí)，水箱中水的溫度通過電加熱器、測(cè)溫元件和溫控開關(guān)來控制。當(dāng)使用熱水時(shí)，水箱中的熱水由出水口流出，同時(shí)冷水自入水口進(jìn)入。試畫出該控制系統(tǒng)的框圖，并說明這個(gè)系統(tǒng)在分類上是什么控制系統(tǒng)。

該控制系統(tǒng)的框圖如圖1-3所示，這個(gè)系統(tǒng)在分類上是閉環(huán)控制系統(tǒng)。3.分析電冰箱制冷系統(tǒng)工作的原理，試畫出系統(tǒng)的框圖，并說明這個(gè)系統(tǒng)在分類上是什么控制系統(tǒng)。

該控制系統(tǒng)框圖如圖1-4所示，這個(gè)系統(tǒng)在分類上是閉環(huán)控制系統(tǒng)。

4.函數(shù)記錄儀全稱為x-y函數(shù)記錄儀，它將通過傳感器測(cè)得的壓力、電流或位移等函數(shù)變化用圖像的形式繪制在記錄紙上，為人們提供可視化函數(shù)以供參考。其工作原理是輸入電壓AU經(jīng)過適當(dāng)衰減，調(diào)整到合適的靈敏度，與平衡電橋輸出合成電壓△E，經(jīng)過放大器推動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。它拖動(dòng)滑線電位器R3和R4變化，使得平衡電橋輸出電壓改變，直至合成電壓△E=0時(shí)停止。在這個(gè)調(diào)整過程中，與滑線電位器上的滑動(dòng)觸點(diǎn)同步的記錄筆隨之而動(dòng)，它記錄了輸入電壓△U變化的全過程。試畫出系統(tǒng)的框圖，并說明這個(gè)系統(tǒng)在分類上是什么控制系統(tǒng)。

該系統(tǒng)框圖如圖1-5所示，這個(gè)系統(tǒng)在分類上是閉環(huán)控制系統(tǒng)《隨動(dòng)系統(tǒng))。

5.分析倉(cāng)庫(kù)大門自動(dòng)控制原理，試畫出系統(tǒng)框圖。

自動(dòng)控制大門開啟和關(guān)閉工作原理如下，當(dāng)合上開門開關(guān)時(shí)，控制器產(chǎn)生偏差電壓，該電壓經(jīng)過放大器放大后，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)帶動(dòng)絞盤轉(zhuǎn)動(dòng)，使大門向上提起，與大門連在一起的電位器電刷上移，直到橋式電路達(dá)到平衡，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，開門開關(guān)自動(dòng)斷開。反之，當(dāng)合上關(guān)門開關(guān)時(shí)，伺服電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)絞盤使大門向下落，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離自動(dòng)控制大門開關(guān)的要求。倉(cāng)庫(kù)大門控制系統(tǒng)的框圖如圖1-6所示。

6.分析圖1-7所示液壓壓下板機(jī)原圖和圖1-8所數(shù)控床工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，畫出其各自的控制原理框圖。

液壓壓下鋼板軋機(jī)工作原理:工作輯的輥縫信息或鋼板出口厚度信息《或者與兩者兼有)由檢測(cè)元件3測(cè)出并反饋到電液服系統(tǒng)2中，發(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)油缸1，以調(diào)節(jié)兩個(gè)軋制輕的縫隙，從而使鋼板出口厚度保持在要求公差范圍內(nèi)。液壓壓下鋼板軋機(jī)的控制原理框圖如圖1-9所示。數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作原理:由檢測(cè)裝置隨時(shí)測(cè)定工作臺(tái)的實(shí)際位置(即輸出信號(hào))與控制指令比較，得到工作臺(tái)實(shí)際位置與目標(biāo)位置之間的差值，考慮驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性，按一定的規(guī)律設(shè)計(jì)相應(yīng)的策略，使系統(tǒng)按輸入指令的要求進(jìn)行動(dòng)作。數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制原理框圖如圖1-10示。

第2章拉普拉斯變換的數(shù)學(xué)方法簡(jiǎn)答題2.1試求下列函數(shù)的拉氏變換，假設(shè)當(dāng)t<0時(shí)，f(t)=0。

2.2求下列函數(shù)的拉氏變換。第3章系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)答題3-10運(yùn)用框圖簡(jiǎn)化法則，求圖3-13所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。3-11繪制圖3-16所示系統(tǒng)的框圖，并寫出其傳遞函數(shù)。3-12繪制圖3-21所示系統(tǒng)的框圖，該系統(tǒng)在開始時(shí)處于靜止?fàn)顟B(tài)，系統(tǒng)的輸入為外力f(t)，輸出為位移x(t)，并寫出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。第4章控制系統(tǒng)的時(shí)域分析簡(jiǎn)答題4-1已知系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)函數(shù)，試求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。4-2己知系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)函數(shù)，試確定系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。4-5已知系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為4-6設(shè)有一閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為4-7圖4-1所示為穿孔紙帶輸入的數(shù)控機(jī)床的位置控制系統(tǒng)框圖，試求：第5章系統(tǒng)的頻率特征簡(jiǎn)答題5-1設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為5-2繪制下列各環(huán)節(jié)的伯德圖。5-3繪制下列各環(huán)節(jié)的奈奎斯特圖。5-4設(shè)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)分別為5-6繪制下列非最小相位系統(tǒng)的伯德圖及奈奎斯特圖。5-7為使圖5-63所示系統(tǒng)的截止頻率Wb=100rad/s，T值應(yīng)為多少？5-8設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為5-9有下列最小相位系統(tǒng)，通過實(shí)驗(yàn)求得各系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性如圖5-64所示，試估計(jì)它們的傳遞函數(shù)。第6章系統(tǒng)穩(wěn)定性簡(jiǎn)答題6-1設(shè)如圖6-6所示系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)，試判斷系統(tǒng)穩(wěn)定與否。6-2系統(tǒng)如圖6-6所示，采用勞斯-胡爾維茨穩(wěn)定性判據(jù)來判斷系統(tǒng)穩(wěn)定與否。

6-3判斷如圖6-7所示系統(tǒng)的穩(wěn)定性。6-4系統(tǒng)如圖6-8所示，若系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)產(chǎn)生頻率為Wn=2rad/s的持續(xù)振蕩，試確定系統(tǒng)的參數(shù)K和a。

6-5繪制下列各開環(huán)傳遞函數(shù)的奈奎斯特圖，求出系統(tǒng)的幅值裕量和相位裕量，并判別系統(tǒng)