第一篇：機械控制工程基礎期末考試知識點

機械控制工程基礎期末考試知識點

一：選擇判斷題

1, 控制工程的必要條件是什么？（快速性，準確性，穩定性）

2，單位脈沖函數的拉式變換結果

3，什么叫系統閉環極點（算術題，選擇）

4，閉環函數公式（選擇）

5，一階系統標準形式（選擇）

6，傳遞函數不適合非線性定常系統（判斷）

7，傳遞函數有無量綱（有無都不對，判斷題）

8，一階系統的調整時間公式

9，一階系統的響應速度與什么有關系？

10，超調量反映系統響應的 小時增大）

11,終值定理計算，t趨近與無窮時，原函數的值，（會算）GB(S)

(0<§<1)

12，影響系統的穩態誤差因素（輸入信號…）

13，調整系統增益對系統有何影響？

14，增加微分環節能增加系統阻尼。

15，什么叫系統的型次（區別幾型系統）

16，利用穩態計算穩態誤差（有表格，必須為標準型）

17，頻率響應的定義（判斷題，是正弦信號穩態響應）

18，延時環節標坐標圖（單位圓）

19，零頻反映系統的什么性能？（準確性）

20，Bode高頻段反映系統的什么性能（高頻干擾能力）

21，頻率分析法用典型信號是什么？（正弦信號）

22，系統穩定的充要條件是什么？（判斷）

23，滯后校正使系統響應過度快了還是慢了？（慢了）

24，會用勞斯判據判別穩定性。2KWN?2 2S?2?WNS?WN

二：能力應用題

1，化簡方框圖的傳遞函數（課件例題）

2，對質量彈簧阻尼的機械系統會求傳遞函數（課件參考）

3，分別會算輸入和干擾引起的穩態誤差的計算（看課件）

4，奈奎斯特圖會畫圖（－∽，＋∽）？會奈奎斯特判斷系統的穩定性會分析（P=N-Z）5，深入理解掌握傳遞函數，頻率特性函數，幅頻特性，相頻特性，頻率響應直接的轉換關系？

6，掌握超前，滯后校正和超前的設計

7，會用圖解法計算Wt WCrKt

8，掌握Bode圖畫法（正反都要掌握）

會對圖線疊加。

第二篇：機械控制工程基礎第二章答案

習

題

2.1

什么是線性系統?其最重要的特性是什么?下列用微分方程表示的系統中,表示系統輸出,表示系統輸入,哪些是線性系統?

(1)

(2)

(3)

(4)

解:

凡是能用線性微分方程描述的系統就是線性系統。線性系統的一個最重要特性就是它滿足疊加原理。該題中（2）和（3）是線性系統。

2.2

圖（題2.2）中三同分別表示了三個機械系統。求出它們各自的微分方程，圖中表示輸入位移，表示輸出位移，假設輸出端無負載效應。

圖(題2.2)

解:

(1)對圖(a)所示系統，由牛頓定律有

即

(2)對圖(b)所示系統，引入一中間變量x,并由牛頓定律有

消除中間變量有

(3)對圖(c)所示系統，由牛頓定律有

即

2.3求出圖(題2.3)所示電系統的微分方程。

圖（題2.3）

解:(1)對圖(a)所示系統,設為流過的電流,為總電流,則有

消除中間變量,并化簡有

(2)對圖(b)所示系統，設i為電流，則有

消除中間變量,并化簡有

2.4

求圖(題2.4)所示機械系統的微分方程。圖中M為輸入轉矩,為圓周阻尼，J為轉動慣量。

解：設系統輸入為M（即），輸出(即)，分別對圓盤和質塊進行動力學分析，列寫動力學方程如下：

消除中間變量,即可得到系統動力學方程

2.5

輸出y(t)與輸入x(t)的關系為y(t)=

2x(t)+0.5(t)。

（1）求當工作點為=0,=1,=2時相應的穩態時輸出值；

（2）在這些工作點處作小偏差線性化模型，并以對工作的偏差來定義x和y，寫出新的線性化模型。

解:

(1)

將

=0,=1,=2分別代入y(t)=

2x(t)+0.5(t)中,即當工作點為=0,=1,=2時相應的穩態輸出值分別為。

(2)

根據非線性系統線性化的方法有，在工作點附近,將非線性函數展開成泰勒級數,并略去高階項得

若令,有

當工作點為時,當工作點為時,當工作點為時,2.6已知滑閥節流口流量方程式為，式中．Q為通過節流閥流口的流量；p為節流閥流口的前后油壓差；為節流閥的位移量；c為疏量系數；w為節流口面積梯度；為油密度。試以Q與p為變量（即將Q作為P的函數）將節流閥流量方程線性化。

解：利用小偏差線性化的概念，將函數Q=F(，p)在預定工作點F(，)處按泰勒級數展開為

消除高階項，有

若令，將上式改寫為增量方程的形式

2.7

已知系統的動力學方程如下,試寫出它們的傳遞函數Y(s)/R(s)。

（1）

（2）

（3）

（4）

解：根據傳遞函數的定義，求系統的傳遞函數，只需將其動力學方程兩邊分別在零初始條件下進行拉式變換，然后求Y(s)/R(s)。

(1)

(2)

(3)

(4)

2.8

如圖（題2.8）為汽車或摩托車懸浮系統簡化的物理模型，試以位移x為輸入量，位移y為輸出量，求系統的傳遞函數Y(s)/X(s)。

2.9

試分析當反饋環節H(s)=1,前向通道傳遞函數G(s)分別為慣性環節、微分環節、積分環節時，輸入、輸出的閉環傳遞函數。

解：由于慣性環節、微分環節、積分環節的傳遞函數分別為，,而閉環傳遞函數為,則

(1)當反饋環節H(s)=1,前向通道傳遞函數G(s)為慣性環節時，(2)

當反饋環節H(s)=1,前向通道傳遞函數G(s)為微分環節時，(3)當反饋環節H(s)=1,前向通道傳遞函數G(s)為積分環節時，2.10

證明圖（題2.10）與圖（題2.3（a）所示系統是相似系統（即證明兩系統的傳遞函數具有相同形式）。

解：對題2.4(a)系統，可列出相應的方程。

對以上三式分別作Laplce別換，并注意到初始條件為零,即

則,得,得,得

即

則

將(4)式中的代入(9)式

再用(4)式與上式相比以消去,即得電系統的傳遞函數為

而本題中，引入中間變量x,依動力學知識有

對上二式分別進行拉式變換有

消除有

比較兩系統的傳遞函數有

故這兩個系統為相似系統。

2.11

一齒輪系如圖（題2.11）所示。圖中，、、和分別為各齒輪齒數；、、和表示各種傳動軸上的轉動慣量，、和為各軸的角位移；是電動機輸出轉矩。試列寫折算到電動軸上的齒輪系的運動方程。

2.12

求圖（題2.12）所示兩系統的傳遞函數。

圖（題2.12）

解：(1)由圖(a)中系統，可得動力學方程為

作Laplce別換，得

則有

(2)由圖(b)中系統,設i為電網絡的電流，可得方程為

作Laplce別換，得

消除中間變量有

2.13

某直流調速系統如圖（題2.13）所示，為給定輸入量，電動機轉速n為系統的輸出量，電動機的負載轉矩為系統的擾動量。各環節的微分方程：

比較環節

比例調節器

（為放大系數）

晶閘管觸發整流裝置

(為整流增益)

電動機電樞回路

(為電樞回路電阻,為電樞回路電感,為電樞電流)

電樞反電勢

(為反電勢系數)

電磁轉矩

(為轉矩系數)

負載平衡方程

(為轉動慣量，為負

載轉矩)

測速電動機

(為轉速反饋系數)

試根據所給出的微分方程，繪制各環節相應的傳遞函數方框圖和控制系數的傳遞函數方框圖，并由方框圖求取傳遞函數和。

2.14

試繪制圖（題2.14）所示機械系統傳遞函數方框圖。

2.15

若系統傳遞函數方框圖為圖（題2.15）。

(1)

求以為輸入，當時，分別以、、、為輸出的閉環傳遞函數；

(2)

求以為輸入，當時，分別以、、、為輸出的閉環傳遞函數；

(3)

比較以上各傳遞函數的分母，從中可以得出什么結論？

圖(題2.15)

解:(1)求以為輸入，當時:

若以為輸出,有

若以為輸出,有

若以為輸出,有

若以為輸出,有

(2)

求以為輸入，當時:

若以為輸出,有

若以為輸出,有

若以為輸出,有

若以為輸出,有

(3)從上可知：對于同一個閉環系統，當輸入的取法不同時，前向通道的傳遞出數不同，反饋回路的傳遞函數不同，系統的傳遞函數也不同，但系統的傳遞函數的分母保持不變，這是因為這一分母反映了系統的固有特性，而與外界無關。

2.16

已知某系統的傳遞函數方框圖為圖（題2.16），其中，為輸入，為輸出,N(s)為干擾，試問：G(s)為何值時，系統可以消除干擾的影響。

圖（題2.16）

解：方法一：根據線性系統的疊加原理，令,N(s)為輸入，系統的輸出為

其中

令

有

方法二：令，N(s)為輸入，則系統的傳遞函數方框圖可以表示成圖（題2.16.b）所示。

圖（題2.16.b）

根據相加點前后移動的規則可以將其進一步簡化成圖（題2

.16.c）和圖（題2.16．d）所示的形式。

圖（題2.16.c）

圖（題2.16.d）

因此，系統在N(s)為輸入時的傳遞函數為

同樣可得時，系統可消除干擾的影響。

2.17

系統結構如圖(題2.17)所示，求系統傳遞函數。

2.18

求出（題2.18）所示系統的傳遞函數。

圖(題2.18)

解：方法一：利用梅遜公式，可得

方法二：利用方框圖簡化規則，有圖（題2.18.b）

圖（題2.18.b）

2.19

求出圖（題2.19）所示系統的傳遞函數。

圖（題2.19）

解：根據方框圖簡化規則，有圖（題2.19.b）

圖（題2.19.b）

2.20

求出圖（題2.20）所示系統的傳遞函數。

圖（題2.20）

解：根據方框圖簡化規則，有圖（題2.20.b）

圖（題2.20.b）

2.21

設描述系統的微分方程為

(1)

(2)

試導出系統的狀態方程。

2.22

RLC電網絡如圖（題2.22）所示，u(t)為輸入，流過電阻的電流為輸出，試列寫該網絡的狀態方程及輸出方程。

2.23

系統傳函數方框圖為圖（題2.23），試列寫該系統的狀態方程及輸出方程。

2.24

圖（題2.24）為某一級倒立擺系統示意圖。滑臺通過絲杠傳動，可沿一直線的有界導軌沿水平方向運動；擺桿通過鉸鏈與滑臺連接，可在沿直線平面內擺動。滑臺質量為M，擺桿質量為m，擺桿轉動慣量為J，滑臺摩擦系數為c,擺桿轉動軸心到桿質心的長度為L,加在滑臺水平方向上的合力為u,滑臺位置為x,擺桿與鉛直向上的夾角為。

(1)

以為輸入，為輸出，列寫系統的微分方程；

(2)

求系統的傳遞函數；

(3)

試列寫該系統的狀態方程及輸出方程。

第三篇：控制工程基礎試卷

序號

一、試寫出圖示機械裝置（物體與地面無摩擦）在外力F作用下的運動（微分）方程，并求該系統的傳遞函數Y0(s)/F(s)。

二、試求圖示框圖的傳遞函數C(s)/R(s)（方法不限，10分）。

序號

三、某單位負反饋控制系統如圖。

（1）閉環傳遞函數C(s)/R(s)；

（2）單位階躍響應c(t)

（3）調整時間ts；

（4）最大超調量。

四、某單位負反饋控制系統的開環傳遞函數為，試用勞斯判據，確定系統穩定的K值范圍。

五、某單位反饋系統開環傳遞函數為，試求（10分）

（1）靜態誤差系數、、的值；

（2）求輸入信號為時的穩態誤差。

六、試畫單位反饋系統的根軌跡圖，求出根軌跡的漸近線和分離點，并求系統穩定的K的范圍。

七、某單位負反饋控制系統的開環傳遞函數為，試畫出奈氏圖，并根據奈奎斯特判據判定該系統是否穩定。

八、某系統的開環對數頻率特性如圖，求：（15分）

（1）系統開環傳遞函數；

（2）相角裕量和幅值裕量；

（3）判定系統的穩定性。

第四篇：控制工程基礎大作業

控制工程基礎（B）大作業

一、查閱相關資料，撰寫讀書報告

通過廣泛的資料查閱，以論文形式就控制領域發展狀況提交相關讀書報告，以培養學生文獻檢索和閱讀能力。

要求：至少閱讀5篇2008年以后的文獻資料，并在上交時附上相應的參考文獻或網址，閱讀報告的字數不得少于3000漢字。

二、應用Matlab軟件繪制Nyquist圖及Bode圖

1、自己從教材上的例題或者課后作業中選擇一個系統，繪制其Bode圖。

2、已知系統的開環傳遞函數為G(s)?100k，用Matlab分s(s?5)(s?10)

別繪制k=1,8,20時系統Nyquist 圖，并判斷系統的穩定性。試分析k對系統穩定性的影響。

三、控制系統典型環節性能分析

熟悉Matlab軟件Simulink的基本使用方法，利用Simulink建立各典型環節的仿真模型，并通過仿真得到各典型環節的單位階躍響應曲線，給出各典型環節相關參數變化對典型環節動態性能的影響。

要求：每個學生的文件名包括姓名、班級和學號（1~2位數字）。該部分主要是考察大家的自學能力，網上有很多資料可下載、查閱。

大作業以報告形式撰寫，由各班長(或者學習委員)負責收齊電子文檔，并于6月12日上交，其中電子文檔以班為單位打包后發送至郵箱：1534736079@qq.com

附：本課程成績評定方法

考勤、課堂表現、平時作業、實驗報告、大作業及期末考試相結合，其中：考勤、課堂表現、平時作業與實驗報告占20%，大作業占20%，期末考試成績占60%。

任課教師：江老師

2013年5月

第五篇：機械加工工藝基礎知識點總結

機械加工工藝基礎知識點總結

一、機械零件的精度

1.了解極限與配合的術語、定義和相關標準。理解配合制、公差等級及配合種類。掌握極限尺寸、偏差、公差的簡單計算和配合性質的判斷。

1.1基本術語：尺寸、基本尺寸、實際尺寸、極限尺寸、尺寸偏差、上偏差、下偏差、（尺寸）公差、標準公差及等級（20個公差等級，IT01精度最高；IT18最低）、公差帶位置（基本偏差，了解孔、軸各28個基本偏差代號）。1.2配合制：

（1）基孔制、基軸制；配合制選用；會區分孔、軸基本偏差代號。（2）了解配合制的選用方法。

（3）配合類型：間隙、過渡、過盈配合

（4）會根據給定的孔、軸配合制或尺寸公差帶，判斷配合類型。1.3公差與配合的標注（1）零件尺寸標注（2）配合尺寸標注

2.了解形狀、位置公差、表面粗糙度的基本概念。理解形位公差及公差帶。2.1幾何公差概念：

1）形狀公差：直線度、平面度、圓度、圓柱度、線輪廓度、面輪廓度。

2）位置公差：位置度、同心度、同軸度。作用：控制形狀、位置、方向誤差。3）方向公差：平行度、垂直度、傾斜度、線輪廓度、面輪廓度。4）跳動公差：圓跳動、全跳動。2.2幾何公差帶： 1）幾何公差帶 2）幾何公差形狀 3）識讀

3.正確選擇和熟練使用常用通用量具（如鋼直尺、游標卡尺、千分尺、量缸表、直角尺、刀口尺、萬能角尺等）及專用量具（如螺紋規、平面樣板等），并能對零件進行準確測量。3.1常用量具：

（1）種類：鋼直尺、游標卡尺、千分尺、量缸表、直角尺、刀口尺、萬能角尺。（2）識讀：刻度，示值大小判斷。

（3）調整與使用及注意事項：校對零點，測量力控制。3.2專用量具：

（1）種類：螺紋規、平面角度樣板。（2）調整與使用及注意事項 3.3量具的保養

（1）使用前擦拭干凈

（2）精密量具不能量毛坯或運動著的工伯（3）用力適度，不測高溫工件（4）擺放，不能當工具使用（5）干量具清理

（6）量具使用后，擦洗干凈涂清潔防銹油并放入專用的量具盒內。

二、金屬材料及熱處理 1.理解強度、塑性、硬度的概念。

2.了解工程用金屬材料的分類，能正確識讀常用金屬材料的牌號。2.1金屬材料分類及牌號的識讀： 2.1.1黑色金屬：

（1）定義：通常把以鐵及以鐵碳為主的合金（鋼鐵）稱為黑色金屬。

（2）鑄鐵：灰鑄鐵HT抗拉強度（σb）200（MPa）、可鍛鑄鐵KT（H黑心、Z珠光體）抗拉強度（σb）300-伸長率06、球墨鑄鐵QT抗拉強度（σb）400-伸長率18。（3）碳鋼：

按含碳量分：低、中、高碳鋼。

按質量分：普通、優質、高級優質。按用途分：

普通：Q235A：一般工程用，屈服強度Q數值235等級A。

優質碳素結構鋼：45鋼：機械零件用，中碳鋼，含碳量0.45%）；

碳素工具鋼：T12：工具鋼，用于刃具、量具、模具用鋼，含碳量1.2%。鑄造碳鋼：鑄鋼ZG屈服強度不低于270-抗拉強度不低于500。（4）合金鋼： 按用途分：

合金結構鋼：40Cr：合金結構鋼，含碳量0.40%，合金含量小于1.5%不標。合金工具鋼：9SiCr：合金工具鋼，含碳量0.9%，Si、Cr含量小于1.5%；

高速鋼（鋒鋼）W18Cr4V：含碳量0.7-0.8%，鎢含量18%，Cr含量4%，V含量小于1.5%。2.1.2有色金屬

（1）有色的定義：除黑色金屬以外的金屬材料，統稱為有色金屬。（2）了解鋁及鋁合金。（2）了解銅及銅合金。

3、了解退火、正火、淬火、回火、調質、時效處理的目的、方法及應用。重點放在應用上。

（1）退火：消除鑄件、焊接件、冷作件毛坯的應力。（2）時效處理：長時間退火，消除毛坯的應力。

（3）正火：消除鍛件毛坯的鍛造應力。調整硬度，便于加工。

（4）調質：淬火 回火，綜合機械性能。一般安排在粗加工后、精加工前。（5）回火：消除淬火應力。溫度越高，鋼的強度、硬度下降，而塑性、韌性提高。

4.了解金屬表面處理的一般方法。（1）表面淬火

（2）（表層）化學處理：電鍍

物理處理：防銹漆因在金屬表面外處理，不在此列。