机械工程控制基础第七版课后答案

机械工程控制基础第七版简介《机械工程控制基础第七版》是一本系统介绍机械工程控制基础知识的教材。

本书主要针对机械工程专业的学生和从事机械工程控制工作的专业人士。

通过本书的学习，读者可以全面了解机械工程控制领域的基本概念、原理和应用。

目录1.机械工程控制概述– 1.1 机械工程控制的定义– 1.2 机械工程控制的发展历程2.信号与系统理论– 2.1 信号与系统的基本概念– 2.2 时域分析方法– 2.3 频域分析方法3.控制系统基础– 3.1 控制系统的分类– 3.2 控制系统的基本组成部分– 3.3 控制系统的数学模型4.传感器与执行器– 4.1 传感器的基本原理和分类– 4.2 执行器的基本原理和分类5.控制系统的性能指标– 5.1 控制系统的稳定性分析方法– 5.2 控制系统的响应时间与超调量– 5.3 控制系统的误差分析方法6.PID控制器及其应用– 6.1 PID控制器的原理– 6.2 PID控制器的参数调整方法– 6.3 PID控制器在机械工程中的应用7.其他常见控制器–7.1 PI控制器–7.2 PD控制器–7.3 模糊控制器–7.4 自适应控制器–7.5 预测控制器–7.6 控制系统的优化方法8.控制系统的仿真与实验–8.1 控制系统的仿真方法与软件–8.2 控制系统的实验方案设计与实施9.控制系统的应用案例分析–9.1 机械工程控制系统的设计与优化案例–9.2 机械工程控制系统的故障排除与维护案例10.未来机械工程控制的发展趋势–10.1 机械工程控制技术的新发展趋势–10.2 机械工程控制领域的研究热点适用对象本书适用于机械工程专业的学生、从事机械工程控制工作的专业人士以及对机械工程控制感兴趣的读者。

读者需要具备一定的数学、物理和工程基础知识，以便更好地理解和应用本书的内容。

学习收获通过学习《机械工程控制基础第七版》，读者可以获得以下方面的知识和技能：- 理解机械工程控制的基本概念和原理； - 掌握信号与系统理论的基本知识和分析方法； - 了解控制系统的基本组成部分和数学模型； - 熟悉各类传感器和执行器的原理和分类； - 掌握控制系统的稳定性分析和性能指标的计算方法； - 理解PID控制器及其参数调整方法； - 熟悉其他常见控制器和控制系统的优化方法； - 掌握控制系统的仿真和实验方法； - 能够应用控制系统设计和优化方法解决实际问题。

机械控制工程基础第七版杨叔子课后答案1. 对电动机进行维护,要定期检查电动机的( ) [单选题] *A.电压B.电流C.相序D.绝缘电阻(正确答案)2. 当机床的电源电压为380V时,检查时将万用表的选择开关扳到 ( )挡位上进行测量 [单选题] *A.直流电压400VB.交流电压500V(正确答案)C.电阻D.电压3. 采用电阻法测量机床时,应将万用表的选择开关置于( )挡位上进行测量 [单选题] *A.直流电压B.交流电压C.电阻(正确答案)D.电压4. 在CA6140型普通车床中,电动机起动的顺序是( ) [单选题] *A.冷却泵电动机先起动,主电动机后起动B.主电动机先起动,冷却泵电动机后起动(正确答案)C.二者同时起动D.不确定5. CA6140普通车床电源指示灯不亮,不可能的原因是( ) [单选题] *A.指示灯泡坏B.主轴电动机坏(正确答案)C.控制变压器坏D.电源开关坏6. 下列控制方法常用于车床的快速移动电动机控制的是( ) [单选题] *A.顺序控制B.多地控制C.减速控制D.点动控制(正确答案)7. 下列电器中不能实现短路保护的是( ) [单选题] *A.熔断器B.控制变压器(正确答案)C.过电流继电器D.空气开关8. CA6140普通车床线路中冷却泵电动机不能起动,下列分析较合理的是( ) [单选题] *A.转换开关损坏或接触不良B.熔断器的熔体烧断C. 冷却泵电动机已损坏D.以上情况均可能(正确答案)9. 某台CA6140车床的主轴电动机不能停止工作,其电气线路可能发生的故障是。

( ) [单选题] *A.电源电压太低B.控制变压器损坏C.熔体熔断D.接触器动合主触点熔焊(正确答案)10. CA6140普通车床的主运动和进给运动是由( )台电动机拖动 [单选题] *A一(正确答案)B.二C,三D.四11. CA6140车床的照明灯接通和断开由转换开关( )控制 [单选题] *A. SAI(正确答案)B. SA2C. SA3D. SA412. CA6140车床电气原理图中,接触器线圈下面有两根垂直线将图分为左中右三个区,其中左区表示( )所在区号。

机械工程控制基础答案(第七版)第一章：控制系统的基本概念1.1 什么是控制系统？控制系统是由各种组件和部件组成的工程系统，它们通过传递信号和信息来控制和调节系统的运行状态。

1.2 控制系统的分类控制系统可以根据输入和输出信号的性质分为连续时间控制系统和离散时间控制系统。

1.3 控制系统的组成控制系统主要由输入部分、执行部分和输出部分组成。

输入部分负责接收输入信号，执行部分负责根据输入信号执行相应的操作，输出部分负责输出结果。

1.4 控制系统的闭环与开环闭环控制系统是指系统的输出信号可以作为输入信号的一部分进行反馈控制，而开环控制系统是指系统的输出信号不会作为输入信号的一部分进行反馈控制。

1.5 控制系统的性能指标控制系统的性能指标包括稳定性、快速性、准确性和鲁棒性等。

第二章：传输函数与信号流图2.1 传输函数的定义传输函数描述了控制系统中输入和输出之间的关系。

它可以通过系统的微分方程和拉普拉斯变换来求得。

2.2 传输函数的性质传输函数具有线性、时不变和因果性等性质。

2.3 信号流图的表示信号流图是用于描述控制系统的一种图形表示方法，它由节点和支路组成。

节点表示系统的状态，支路表示信号的传递。

2.4 信号流图的简化信号流图可以通过串联、并联、反馈和转移等操作进行简化和求解。

第三章：经典控制系统设计3.1 一阶惯性环节的控制系统设计一阶惯性环节的控制系统设计主要包括根轨迹法和频率响应法。

根轨迹法通过绘制根轨迹来设计控制系统的参数，频率响应法通过频率特性来设计控制系统的参数。

3.2 二阶惯性环节的控制系统设计二阶惯性环节的控制系统设计主要包括模拟法和频率法。

模拟法通过模拟计算来设计控制系统的参数，频率法通过频率特性来设计控制系统的参数。

3.3 控制系统的稳定性分析与设计控制系统的稳定性是指系统在受到干扰时能够保持稳定的状态。

稳定性分析和设计是控制系统设计中的重要内容。

3.4 控制系统的性能分析与设计控制系统的性能包括快速性、准确性和鲁棒性等方面。

目录第一章自动控制系统的基本原理第一节控制系统的工作原理和基本要求第二节控制系统的基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基本定理第四节拉普拉斯逆变换第四章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章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验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计和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馈校正第七节控制系统的顺馈校正第一章 自动控制系统的基本原理定义：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量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基本要求 一、 控制系统举例与结构方框图例1． 一个人工控制的恒温箱，希望的炉水温度为100C °,利用表示函数功能的方块、信号线，画出结构方块图。

图1人通过眼睛观察温度计来获得炉内实际温度，通过大脑分析、比较，利用手和锹上煤炭助燃。

煤炭给定的温度100 C手和锹眼睛实际的炉水温度比较图2例2． 图示为液面高度控制系统原理图。

试画出控制系统方块图 和相应的人工操纵的液面控制系统方块图。

封面作者：Pan Hongliang仅供个人学习目录第一章自动控制系统的基本原理第一节控制系统的工作原理和基本要求第二节控制系统的基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基本定理第四节拉普拉斯逆变换第四章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章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验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计和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馈校正第七节控制系统的顺馈校正第一章自动控制系统的基本原理定义：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量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基本要求一、控制系统举例与结构方框图例1．一个人工控制的恒温箱，希望的炉水温度为100C°,利用表示函数功能的方块、信号线，画出结构方块图。

图1人通过眼睛观察温度计来获得炉内实际温度，通过大脑分析、比较，利用手和锹上煤炭助燃。

图2例2．图示为液面高度控制系统原理图。

试画出控制系统方块图和相应的人工操纵的液面控制系统方块图。

解：浮子作为液面高度的反馈物，自动控制器通过比较实际的液面高度与希望的液面高度，调解气动阀门的开合度，对误差进行修正，可保持液面高度稳定。

机械工程控制基础第七版杨叔子答案第一章引论1.1 机械工程控制的基本概念在现代社会，机械工程控制作为一种重要的技术手段，在各个领域都有着广泛的应用。

机械工程控制主要通过控制系统来控制机械设备的运动和行为，以实现特定的功能。

机械工程控制的基本概念包括控制系统、控制对象、控制信号等。

控制系统是由控制设备和被控对象组成的系统，其中控制设备负责产生控制信号，被控对象则接受控制信号并做出相应的动作。

控制信号是指控制设备输出的用于控制被控对象的电信号或机械信号。

1.2 机械工程控制的分类机械工程控制根据控制系统的性质和结构可以分为开环控制和闭环控制两种形式。

1.2.1 开环控制开环控制又被称为直接控制，是指控制系统中没有反馈信号来校正控制过程的一种控制方式。

在开环控制中，控制设备根据输入信号直接产生输出信号，而无需通过反馈来调整输出信号。

开环控制的特点是简单、成本低，但对于外界干扰和系统参数变化敏感，容易产生误差。

1.2.2 闭环控制闭环控制又被称为反馈控制，是指控制系统中引入了反馈信号，并根据反馈信号来校正控制过程的一种控制方式。

在闭环控制中，控制设备根据反馈信号来调整输出信号，以达到控制目标。

闭环控制的特点是稳定性好、抗外界干扰能力强，但系统结构复杂，成本较高。

1.3 机械工程控制的基本原理机械工程控制的基本原理是通过控制算法将输入信号转化为输出信号，以实现对被控对象的控制。

控制算法可以是线性的，也可以是非线性的，具体选择哪种算法取决于被控对象的特性和控制要求。

控制算法通常包括三个主要步骤：传感器采集输入信号、控制器处理输入信号、执行器将处理后的信号转化为输出信号。

在这个过程中，控制器根据输入信号和系统状态进行计算，并产生相应的控制信号，通过执行器作用于被控对象，实现对被控对象的控制。

第二章控制对象的数学模型2.1 控制对象的概念控制对象是指需要进行控制的机械设备或系统。

在机械工程控制中，控制对象可以是机械臂、机床、自动化生产线等。

第二章习题答案2-1试求下列函数的拉氏变换，假设0<t 时，0)(=t f（1）)3cos 1(5)(t t f -= 答案：⎪⎭⎫⎝⎛+-=22315)(s s s s F （2）t et f t10cos )(5.0-= 答案：2210)5.0(5.0)(+++=s s s F （3）)35sin()(π+=t t f 答案：22225235521)(+⋅++⋅=s s s s F （4）atn e t t f =)( 答案：1)(!)(+-=n a s n s F 2-2求下列函数的拉氏变换（1）te t t tf 33232)(-++= 答案：32182)(42+++=s ss s F （2）)0(4sin 2cos )(333≥++=---t te t e e t tf t t t答案：222244)3(42)1(1)3(6)(++++++++=s s s s s F（3）te t t tf 22)1()2(15)(-+-⋅= 答案：)2(32)2(25)(----+=s s e s e s s F （4）⎩⎨⎧><≤≤=ππt t t tt f ,000sin )(答案：提示)sin(sin )(π-+=t t t f ，se s s s F π-+++=1111)(22 2-3已知)1(10)(+=s s s F（1）利用终值定理，求∞→t 时)(t f 值 答案：10)1(10lim )(lim )(lim 0=+==→→∞→s s ss sF t f s s t（2）通过取)(s F 的拉氏反变换，求∞→t 时)(t f 值答案：[]()101)(10lim 11110lim )(lim )(lim 11=-⋅=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫⎝⎛+-==-∞→-∞→-∞→∞→tt t t t e t s s L s F L t f 2-4已知2)2(1)(+=s s F （1）利用初值定理，求)0(f 和)0(f '的值。

机械控制基础课后习题答案机械控制基础课后习题答案机械控制是现代工程领域中非常重要的一门学科，它涉及到机械系统的运动控制和力学特性，对于工程设计和生产过程中的自动化控制起着至关重要的作用。

在学习机械控制基础的过程中，习题是一个不可或缺的环节，通过解答习题可以加深对知识点的理解和运用。

以下是一些机械控制基础课后习题的答案，希望能对学习者有所帮助。

1. 什么是机械控制系统？答案：机械控制系统是指通过机械元件和电气元件相互配合，实现对机械系统运动和力学特性的控制。

它由传感器、执行器、控制器和反馈系统组成，可以实现对机械系统的位置、速度、力和力矩等参数的控制。

2. 什么是闭环控制和开环控制？答案：闭环控制是指通过对系统输出进行测量，并与期望输出进行比较，通过调节控制器的输出信号来控制系统的运动和力学特性。

开环控制则是指系统输出不进行测量，仅通过控制器的输出信号来控制系统。

3. 什么是传感器？答案：传感器是一种能够将物理量转换为电信号的装置。

在机械控制系统中，传感器可以用来测量机械系统的位置、速度、力和力矩等参数，并将其转换为电信号，供控制器进行处理和分析。

4. 什么是执行器？答案：执行器是机械控制系统中的一种装置，它可以根据控制器的输出信号来实现对机械系统的控制。

常见的执行器包括电机、液压缸和气动马达等。

5. 什么是PID控制器？答案：PID控制器是一种常用的控制器，它通过比较系统的实际输出与期望输出的差异，并根据比例、积分和微分三个参数来调节控制器的输出信号，以实现对系统的控制。

其中，比例参数用来调节系统的响应速度，积分参数用来消除系统的稳态误差，微分参数用来抑制系统的振荡。

6. 什么是反馈系统？答案：反馈系统是指将系统的输出信号反馈给控制器，以实现对系统的控制。

通过反馈系统，控制器可以根据系统的实际输出和期望输出之间的差异来调节输出信号，从而实现对系统的稳定性和精度的控制。

通过解答这些习题，可以加深对机械控制基础知识的理解和掌握。

机械⼯程控制基础简答题答案（1）[1]1.何谓控制系统，开环系统与闭环系统有哪些区别？答：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。

开环系统构造简单，不存在不稳定问题、输出量不⽤测量；闭环系统有反馈、控制精度⾼、结构复杂、设计时需要校核稳定性。

2.什么叫相位裕量？什么叫幅值裕量？答：相位裕量是指在乃奎斯特图上，从原点到乃奎斯特图与单位圆的交点连⼀直线，该直线与负实轴的夹⾓。

幅值裕量是指在乃奎斯特图上，乃奎斯特图与负实轴交点处幅值的倒数。

3.试写出PID控制器的传递函数？答：G C(s)=K P+K Ds+K I/s4,什么叫校正（或补偿）？答：所谓校正（或称补偿），就是指在系统中增加新的环节或改变某些参数，以改善系统性能的⽅法。

5.请简述顺馈校正的特点答：顺馈校正的特点是在⼲扰引起误差之前就对它进⾏近似补偿，以便及时消除⼲扰的影响。

6.传函的主要特点有哪些？答：（1）传递函数反映系统本⾝的动态特性，只与本⾝参数和结构有关，与外界输⼊⽆关；（2）对于物理可实现系统，传递函数分母中s的阶数必不少于分⼦中s的阶数；（3）传递函数不说明系统的物理结构，不同的物理结构系统，只要他们的动态特性相同，其传递函数相同。

7.设系统的特征⽅程式为4s4+6s3+5s2+3s+6=0，试判断系统系统的稳定性。

答：各项系数为正，且不为零，满⾜稳定的必要条件。

列出劳斯数列：s4 4s3 6 3s2 3 6s1 -25/3s0 6所以第⼀列有符号变化，该系统不稳定。

8.机械控制⼯程主要研究并解决的问题是什么？答：（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。