《电机学（下）》
16-1有一N 25000P kW =，N 10.5U kV =，星形连接，N cos 0.8θ=（滞后）的汽
轮发电机，s* 2.13x =，电枢电阻可略去不计。试求额定负载下发电
机的空载电动势0E 和0
E 与I 的夹角ψ。解：?-∠=?∠=8.36101*
*N N I U ，则设)(*
****0s a N N jx r I U E ++= )9013.2(8.36101?∠??-∠+?∠=?
∠=8.36844.2空载相电动势：)
(172403
105.10844.23
*00V U E E b
=??=?= ?=?--?=6.738.368.360
）（之间的夹角：与ψI E 16-2三相汽轮发电机，额定功率为N 25000P kW =，额定电压N 10500U V =，
额定电流N 1720I =A ，同步电抗s 2.3x =Ω，忽略电枢电阻，试求：（1）同步电抗标幺值s*x ；
（2）额定运行且8.0cos =θ（滞后）时的0E 标幺值；（3）额定运行且8.0cos =θ（超前）时的0E 标幺值。
解：（1）52.31720
310500
3=?==
N N N I U Z 65.052
.33
.2*===
N s s Z x x （2）?-∠=?∠=8.36101*
*N N I U ，则设)(*
****0s a N N jx r I U E ++= )9065.0(8.36101?∠??-∠+?∠=?
∠=1.2048.1（3）?∠=?∠=8.36101*
*N N I U ，则设)(*
****0s a N N jx r I U E ++= )9065.0(8.36101?∠??∠+?∠=?
∠=2.4080.0
16-3有一N 72500P kW =、N 10.5U kV =、星形连接，N cos 0.8θ=（滞后）的
水轮发电机，d*1x =，q*0.554x =，电枢电阻略去不计。试求额定负
载下的空载电动势0E 和0
E 与I 的夹角ψ。解：?-∠=?∠=8.36101*
*N N I U ，则设*
******0*)(q N N q d d Q x I j U x x I j E E +=--=)90554.0(8.36101?∠??-∠+?∠=?∠=43.18404.1?=?--?=23.558.3643.180
）（之间的夹角：与ψI E ?-∠=?-∠=57.7182.0)9043.18(sin **ψN d I I ?∠=?∠=43.1857.043.18cos **ψN q I I ?∠=++=43.1877.1*
*****0q q d d N x I j x I j U E 空载相电动势：)(107303
105.1077.13
*00V U E E b
=??=?= 16-6一台水轮发电机的数据如下：容量N 8750kVA S =，额定电压
N 11000V U =，星形连接，从实验取得各特性的数据见下表。
表16-3空载特性数据
I f0(A)
456
346
284
241
211
186
E 0(V)150001400013000120001100010000
表16-4三相短路特性数据I(A)115
230
345
460
575
I f0(A)
34.774.0113.0152.0191.0
表16-5当I=459A 及0cos ≈θ时的感应性负载特性数据I f0(A)486
445
410.5
381
358.5345U(V)
11960114001090010310
9800
9370
试求：
（1）在方格纸上绘出以上的特性曲线（选用适当的比例尺）；（2）求出d x 的不饱和值及饱和值，用实际值及标幺值表示；
（3）求出漏抗σx 的实际值及标幺值；（4）求出短路比。解：（1
）图如下所示：
（2）在空载和短路特性，取I f =113A 时，磁路在线性段，则有：
)(2.9345
3/5500'
0)
(Ω===k d I E x 不667.08
.132
.9)()*(==
=
N
d d Z x x 不不在空载和零功率因数特性，取U=11000V 时，磁路已饱和，则有：
33.011000
1100014650)
(*=-==cf cd d U U x 饱)
(55.48.1333.0)*()(Ω=?==N d d Z x x 不不（3）由电抗三角形Δabc 得：
)(14.33.4593/)1100013500(Ω=-==
N ab I U x σ394.08
.1344.5*===
N Z x x σσ（4）由空载和短得特性曲线得：
38.1152
210
==
=
fk
fo k I I K
17-1设有一台隐极式同步发电机，电枢电阻可以略去不计，同步电抗
的标幺值s* 1.0x =。端电压U 保持在额定值不变。试求在下列情况下空载电动势*0E 、功角δ和电压调整率。
（1）当负载电流有额定值且功率因数为0.85（滞后）时；（2）当负载电流有90%额定值且功率因数为0.85（超前）时。
解：（1）85.0cos 527.0sin 8.31==?=θθθ，（滞后），
，0.1*=U ，1*=I ，由相量图：
748.185.01)11527.01cos )sin 22222*2****0=?+?+?=++=（（θ
θU x I U E s ?
=??+?=+=--9.6085
.011
1527.01tan cos sin tan 1****1
θθψU x I U s ?
=?-?=-=1.298.319.60θψδ%
8.741
1
748.1%***0=-=-=
?N N U U E U （2）85.0cos 527.0sin 8.31=-=?=θθθ，（超前），
，0.1*=U ，9.0*=I ，由相量图：928
.085.01)19.0527.0-1cos )sin 22222*2****0=?+?+?=++=）（（（θ
θU x I U E s ?
=??+?=+=--7.2385
.011
9.0527.0-1tan cos sin tan 1****1
）（θθψU x I U s ?
=?-?=-=5.558.31-7.23）（θψδ%
2.71
1
928.0%***0-=-=-=
?N N U U E U 17-3汽轮发电机N 353(MVA)S =，N 11320()I =A ，N 18000(V)U =，双星形接
法，N cos 0.85θ=（滞后），s* 2.26x =（不饱和值），电枢电阻可忽略不计。此发电机并联在无穷大汇流排运行，当发电机运行在额定情况时，试求：（1）不饱和的空载电动势0E ；（2）功角N δ；（3）电磁功率M P ；（4）过载能力m K 。
解：(1)?-∠=?∠=8.36101*
*N N I U ，则设)(*
****0s a N N jx r I U E ++= )9026.2(8.36101?∠??-∠+?∠=?∠=7.3797.2)(31185105.1097.23*00V U E E N
=??=?= (2)?=7.37N δ(3)8.07.37sin 26
.297
.2sin ***0*≈?==
δs M x U E P )
(4.2823538.0*MW S P P N M M =?==(4)
64.17
.37sin 1
sin 1===
N M K δ17-4设一台三相、星形连接：24000kVA 水轮发电机，额定线电压
)(5.10kV U N =，每相同步电抗)(0.5Ω=d x ，)(76.2Ω=q x ，电枢可以
略去不计，调节励磁使空载电动势5.1*0=E 。求：（1）写出功角关系的表示式（各种数量都用标幺值表示），根据功角关系的表示式，求出当该机供给20MW 至电网时的功角δ；（2）求此时该机供给电网的无功功率；求该机所能供给的最大功率。解：)
(66.131910
5.103102433
6A U S I N
N N =???=
=
)
(59.43105.1033Ω=?==N N b U Z 6
.059
.476.209.159.40
.5**======b q q b d d Z x x Z x x ，(1)依题意：5
.11*0*==E U ，δδ2sin 2)(sin *
***2***
*0*q d q d d x x x x U x U E P -+=δδ2sin 6.009.12)6.009.1(1sin 09.115.12??-+?=δ
δ2sin 375.0sin 376.1+=(2)8333.024
20
20*==
=P MW P ，
则:δδ2sin 375.0sin 376.18333.0+=解得：?
=8.23δ(3)6726.06
.08.23sin 1sin sin ******=?
?==
=q q q q x U I x I U δδ，得由相量图：5367
.009
.18.23cos 15.1cos ***0*=?
?-=-=
d d x U E I δ同理得8605.05367.06726.0222
*2**=+=
+=q d I I I 8605
.08605.01***=?==I U S 2146.08333.08605.0222*2**=-=-=P S Q var)
(15.52146.024*M Q S Q N =?==(4)有最大值时，即**
02cos 75.0cos 376.10P d dP =+=δδδ
解得：54
.14.67cos 375.04.67sin 376.14.67max *=?+?=?=P ，δ)
(96.362454.1max *max MVA S P P N =?==
19-1试计算下列绕组的节距y 1、y 2和y k ，绘制绕组展开图，安放主极
及电刷，求并联支路数。（1）右行单叠绕组：2p =4，Z =S =16；（2）左行单波绕组：2p =4，Z =S =15。解：（1）右行单叠绕组：1==k y y ，并联支路数：a=2p=4
44
16
21=±=±=
εεp Z y e ，34112-=-=-=y y y ，绕组展开图：
（注：四个磁极和电刷大小相等，位置要对称）
（2）左行单波绕组：72
1
151=-=-=
=p K y y k ，并联支路数：a=244
15
21=±=±=
εεp Z y e ，312=-=y y y ，绕组展开图如下：
（注：四个磁极和电刷大小相等，位置要对称）
19-1试计算下列绕组的节距y 1、y 2和y k ，绘制绕组展开图，安放主极
及电刷，求并联支路数。（1）右行单叠绕组：2p =4，Z =S =20；（2）左行单波绕组：2p =4，Z =S =19。解：（1）右行单叠绕组：1==k y y ，并联支路数：a=2p=4
54
20
21=±=±=
εεp Z y e ，45112-=-=-=y y y ，绕组展开图：
（注：四个磁极和电刷大小相等，位置要对称）（2）左行单波绕组：92
1
191=-=-=
=p K y y k ，并联支路数：a=254
19
21=±=±=
εεp Z y e ，412=-=y y y ，绕组展开图如下：
（注：四个磁极和电刷大小相等，位置要对称）
19-3一台4极直流发电机，单波绕组，S =95，每个线圈的串联匝数
N c =3，D a =0.162m ，I N =36A ，电刷在几何中性线上，试计算额定负载时的线负荷及交轴电枢磁动势。解：总导体数：570
39522=??==c SN N 极距：)(7.124
2
.162cm p D a =?==ππτ线负荷)/(97.2017
.1222236
5702cm A pa I N A a =????=?=
τ交轴电枢磁动势：)(5.1282127.0201972
1
21A A F aq =??==
τ19-4一台4极直流发电机，
当n =1000r/min ，每极磁通Φ=4×10?3Wb 时，E a =230V ，试求：
（1）若为单叠绕组，则电枢绕组应有多少导体？（2）若为单波绕组，则电枢绕组应有多少导体？解：由a
pN n E C a e 30=Φ=
可得：Φ=pn aE N a 30（1）单叠，a=4，则：345010410002230
430303
=?????=Φ=-pn aE N a （2）单波，a=2，则：172510
410002230
230303
=?????=Φ=
-pn aE N a 20-1一台并励直流发电机，P N =35kW ，U N =115V ，n N =1450r/min ，
电枢电路各绕组总电阻r a =0.0243Ω，一对电刷压降2ΔU b =2V ，并励电路电阻R f =20.1Ω。求额定负载时的电磁转矩及电磁功率。
解：额定负载时：)(3107.53.3041
.20115
11535000A I I I f N a =+=+=
+=)
(5.12420243.03101152V U r I U E b a a N a =+?+=?++=电磁功率：)(371856.2985.124W I E P a a M =?==电磁转矩：)(2451450
237185
6060/2Nm n P P T M M ≈??==Ω=
ππ20-2一台复励发电机，P N =6kW ，U N =230V ，n N =1450r/min ，I fN
=0.741A ，p =2，单波绕组，电枢电路各绕组总电阻r a =0.816Ω，一对电刷压降2ΔU b =2V ，额定负载时的杂散损耗p ad =60W ，铁耗p Fe =163.5W ，机械损耗p mec =266.3W ，试求额定负载时发电机的输入功率、电磁功率、电磁转矩及效率。
解：发电机额定运行时有：)
(0.26230/6000/A U P I N N N ===)
(828.26741.0087.26A I I I fN N a =+=+=)
(2542816.0828.262302V U r I U E b a a N a ≈+?+=?++=∑电磁功率：)(6814828.26254W I E P a a M =?==电磁转矩：)(451450
26814
6060/2Nm n P P T M M ≈??==Ω=
ππ空载阻力转矩：)
(23.360
/145023
.2665.1636060/20Nm n p p p T mec Fe ad =?++=++=
ππ输入转矩：)
(23.4823.34501Nm T T T =+=+=输入功率：)(7.731960/1450223.4860/211W n T P =??=?=ππ效率：%827.73196000
1
≈==
P P N η20-3一台并励发电机，P N =9kW ，U N =230V ，n N =1450r/min ，包括电
刷接触电阻在内的电枢回路总电阻R a =0.516Ω，满载时电枢反
应的去磁作用相当于并励绕组励磁电流0.05A 。当转速为1000r/min 时测得的磁化曲线数据见表20-4。试求：
表20-4
I f /(A)0.640.89 1.38 1.73 2.07 2.75E 0/(V)
70
100
150
172
182
196
1)额定运行时的励磁电流和励磁电阻；2)空载电压和电压变化率；
3)若将励磁方式改为他励，励磁电压220V ，励磁回路电阻保持前值不变，求空载电压、满载电压和电压变化率。解：将磁化曲线折算到1450r/min 如下：
I f /(A)0.640.89 1.38 1.73 2.07 2.75E 0/(V)
101.5
145
217.5
249.4
263.9
284.2
1）额定运行时：)(1.39230
9000
A U P I N N N ===
)
(250516.01.39230V r I U E a aN N aN =?+=+=)
(74.14
.2499.2634
.24925073.107.273.100A I I f f =--=--，解得查磁化曲线得：实际励磁电流：)
(79.105.074.10A I I I f f fN =+=?+=励磁回路电阻：)(5.12879
.1230
Ω===
fN N f I U r 2）设空载电压在249.4~263.9之间，则有：
?
?
?
?
?
--=--=+=4.2499.2634.24973.107.273.1016.129)(a f f a f f a E I I r r I E 解得：)(9.26103.2V E I a f ==，3）)8.247)(712.15
.128220
V E A R U I a f
f f ===
=
，查表得)
(8.2470V E U a ==空载时
)
(2.243)(662.1f0V E A I I I a f f ==?-=，查表得满载时有效励磁：)
(223516.01.392.243V r I E U a aN a N ≈?-=-=%1.11%100223
223
8.247%1000=?-=?-=
?N N N U U U U 20-4一台直流发电机，P N ＝82kW ，U N ＝230V ，每极并励磁场绕组为
900匝，在以额定转速运转，空载时并励磁场电流为7.0A 可产生端电压230V ，但额定负载时需9.4A 才能得到同样的端电压，不计电枢绕组压降，试求：
1）额定负载时电枢反应去磁安匝数？
2）若将该发电机改为平复励，问每极应加接串励绕组多少匝？解：额定运行时：)(5.356230
82000
A U P I N N N ===
1）)(2160)0.74.9(900A I N F f =-?=?=去磁2）若改为平复励，则：（匝）去磁65
.3562160
I N ≈==
F N s 20-5并励直流电动机，P N =7.2kW ，U N =110V ，n N =900r/min ，ηN =
85%，电枢回路总电阻R a =0.08Ω（包括电刷接触电阻），在额定负载时突然在电枢回路中串入0.5Ω电阻，不计电枢回路中的电感和电枢反应的影响，试求：
1）电阻串入后瞬间的电枢反电动势、电枢电流和电磁转矩；2）若总制动转矩不变，求达到稳定状态后的转速。
解：额定运行时：)(77%
851107200
A U P I N N N
N =?==
η)
(84.10308.077110V r I U E a aN N aN =?-=-=
115.0900
84
.103===
ΦN aN e n E C )
(6.8477115.055.9Nm I C T a T N ≈??=Φ=1）电阻串入后瞬间，转速不会突变：)
(84.103V E E aN a ==)
(6.105
.008.084
.103110A R r E U I aj a a N a ≈+-=+-=
)
(6.116.10115.055.9Nm I C T a T ≈??=Φ=2）制动转矩不变，稳定后有：)(6.84Nm T T N z
==，N
a I I =)
(34.6558.077110)(V R r I U E aj a aN N a ≈?-=+-=min)/(2.568115
.034
.65'r C E n e a ==Φ=
XXX系统 详细设计说明书 作者： 完成日期： 签收人： 签收日期： 版本所有：北京无限讯奇信息技术有限公司
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目录 1引言 (4) 1.1编写目的 (4) 1.2背景 (4) 1.3定义 (4) 1.4参考资料 (4) 2程序系统的组织结构 (5) 3程序1（标识符）设计说明 (6) 3.1程序描述 (6) 3.2功能 (6) 3.3性能 (6) 3.4输入项 (6) 3.5输出项 (6) 3.6算法 (7) 3.7流程逻辑 (7) 3.8接口 (7) 3.9存储分配 (7) 3.10注释设计 (7) 3.11限制条件 (7) 3.12测试计划 (7) 3.13尚未解决的问题 (8) 4程序2（标识符）设计说明 (9)
详细设计说明书又可称程序设计说明书。编制目的是说明一个软件系统各个层次中的每一个程序（每个模块或子程序）的设计考虑，如果一个软件系统比较简单，层次很少，本文件可以不单独编写，有关内容合并入概要设计说明书。 1引言 1.1编写目的 说明编写这份详细设计说明书的目的，指出预期的读者。 1.2背景 说明： a．待开发软件系统的名称； b.本项目的任务提出者、开发者、用户和运行该程序系统的计算中心。 1.3定义 列出本文件中用到专门术语的定义和外文首字母组词的原词组。 1.4参考资料 列出有关的参考资料，如： a．本项目的经核准的计划任务书或合同、上级机关的批文； b．属于本项目的其他已发表的文件； c.本文件中各处引用到的文件资料，包括所要用到的软件开发标准。列出这些文件的标题、文件编号、发表日期和出版单位，说明能够取得这些文件的来源。
作业一： 第一章 1-2【P7】 (1)在结构上，系统必须具有反馈装置，并按负反馈的原则组成系 统。 (2)由偏差产生控制作用。 (3)控制的目的是力图减小或消除偏差，使被控制量尽量接近期望 值。 1-3【P8】 1-7 优点缺点 开环控制系统结构简单、造价低控制精度低、适应性不强闭环控制系统适应性强、控制精度高结构复杂、稳定性有时难 保证 补充1：自动控制系统有什么基本要求？【P14】 1-8 开( 2-1. （a）
1121 1112211 i o o R i i dt C u R i u i i i R i idt u C ?=?? -=?? +=??+=?? ??L L L L L L L L ① ② ③④ 化简得： 212121 211212121211 ()(1)i o i i o o du du R C R C R C u u dt R C u u dt dt R C R C dt R C R C +++=++++?? 2-1(d)
2-2 (a) 011020()()i i i d x x x f k x x f kx dt dt -+-=+ 化简 01212011()()i i dx dx f f k k x f k x dt dt +++=+ （b ） 处于静止时刻（平衡的时候），质量块m 的重力mg 已经被弹簧跟阻尼器所平 衡掉，所以列方程的时候不应该出现重力mg 。 以质量块m 为研究对象，由牛顿第二定律得： 22()()()d y t dz t m kz t f dt dt =--L L L ① 结合： ()()()z t y t x t =-L L L ② 消去()y t 得：
2、1 solution: According to the equation of pure transition transformation,the new point after transition is as follows: 2、3 solution: According to the constraint equations: Thus,the matrix should be like this: 2、4 Solution:
= 2、7 Solution: According to the equation of pure rotation transformation , the new coordinates are as follows: 2、9 Solution: Acording to the equations for the bined transformations ,the new coordinates are as follows: 010051 05110 0030010310(,90)(5,3,6)(,90)001060 1004900 0110 00111A B P Rot z Trans Rot x P -????????????????????-? ????????? =???==?????????? ? ????????? ??????????o o
A B Transformations relative to the reference frame Transformations relative to the current frame 2、10 P=Trans(5,3,6)Rot(x,90)Rot(a,90) P 1 0 0 5 1 0 0 0 0 -1 0 0 2 = 0 1 0 3 0 0 -1 0 1 0 0 0 3
学习中心 姓 名 学 号 电子科技大学网络与继续教育学院 《自动控制原理》模拟试题一 一、简答题（共25分） 1、简述闭环系统的特点，并绘制闭环系统的结构框图。( 8分) 2、简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。( 10分) 3、串联校正的特点及其分类？( 7分) 二、已知某单位负反馈系统的开环传递函数为) 42()(2++= s s s K s G K ，试确定使系统产生持续振荡的K 值，并求振荡频率ω。( 15分) 三、设某系统的结构及其单位阶跃响应如图所示。试确定系统参数,1K 2K 和a 。( 15分) 四、某最小相角系统的开环对数幅频特性如图示。要求（20分） 1）写出系统开环传递函数； 2）利用相角裕度判断系统的稳定性； 3）将其对数幅频特性向右平移十倍频程，试讨论对系统性能的影响。 五、设单位反馈系统的开环传递函数为 ) 1()(+=s s K s G
试设计一串联超前校正装置，使系统满足如下指标：（25分） （1）在单位斜坡输入下的稳态误差151 ss e ； （2）截止频率ωc ≥7.5(rad/s)； （3）相角裕度γ≥45°。 模拟试题一参考答案： 一、简答题 1、简述闭环系统的特点，并绘制闭环系统的结构框图。 解： 闭环系统的结构框图如图： 闭环系统的特点： 闭环控制系统的最大特点是检测偏差、 纠正偏差。 1) 由于增加了反馈通道, 系统的控制精度得到了提高。 2) 由于存在系统的反馈, 可以较好地抑制系统各环节中可能存在的扰动和由于器件的老化而引起的结构和参数的不确定性。 3) 反馈环节的存在可以较好地改善系统的动态性能。 2、简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。 解：
目录 目录 (1) 1、总述 (1) 1.1、设计依据： (1) 1.2、设计范围及规模： (1) 2、路径状况： (1) 2.1、工程概况： (1) 2.2、主要工程量： (2) 2.3、线路使用档距和布置方式： (2) 3、电气部分： (2) 3.1、电气主接线及供电方式： (2) 3.2、电气设备： (3) 3.3、防雷接地与绝缘配合： (3) 3.4、金具： (3) 3.5、导线： (4) 3.6、故障寻址器： (4) 3.7设施交叉或接近要求： (4) 3.8、居民区与非居民区： (5) 4、电缆敷设： (5) 5、土建设施： (6) 6、铁附件选择与加工要求： (6) 7、施工要求： (6) 8、工程材料表： (7)
1、总述 1.1、设计依据： 1.1.1《66kV及以下架空线路设计规范》(GB50061-97)； 1.1.2城市中低压配电网改造技术导则（DL/T599-2005）； 1.1.3电力工程电缆设计规范（GB50217-1997）； 1.1.4《架空绝缘配电线路设计技术规程》（DL/T601-1996）； 1.1.5 交流电气装置的电压保护和绝缘配合（DL/T620-1997）；1.1.6《架空绝缘配电线路施工及验收规程》（DL/T601-1996）； 1.1.710kV及以下架空配电线路设计技术规程（DL/T5220-2005）； 1.1.8国家电网公司配电工程典型设计《10kV架空线路分册》《10千伏配电分册》《10千伏电缆分册》2016年版； 1.1.9xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx10kV供电方案》； 1.2、设计范围及规模： 本工程为架空线结合电缆设计，将新建线路全长9.59千米，（其中架空线路3千米，电缆线路6.59千米），导线采用JKLYJ-10-120架空绝缘导线，电缆选用ZC-YJLV22-8.7/10-3×185型阻燃乙烯交联铠铝芯电力电缆。 2、路径状况： 2.1、工程概况： 用户xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx位于xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx。10kV主供电源来自xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx。采用电缆与架空线相结合方式配送
5.1 （1）)(20)(20)(20)(12)(t r t r t c t c t c +=++ （2）21)10)(2()1(20)(s s s s s C ?+++= = s s s s 4 .0110275.02125.02+++-++- 所以 c(t)=4.0275.0125.0102++----t e e t t c(0)=0;c(∞)=∞; （3）单位斜坡响应，则r(t)=t 所以t t c t c t c 2020)(20)(12)(+=++ ，解微分方程加初始条件 解的： 4.04.02)(102++-+=--t e e t c t t c(0)=2, c(∞)=∞; 5.2 (1)t t e e t x 35.06.06.3)(---= (2)t e t x 2)(-= (3) t w n n n t w n n n n n n n e w b w a e w b w a t x )1(22)1(22221 2)1(1 2)1()(----+----+-+ -+----= ξξωξξωξξξωξξξω(4)t a A t a Aa e a a b t x at ωωωωωωωcos sin )()(2 22222+-++++=- 5.3 (1)y(kT)=)4(16 19 )3(45)2(T t T t T t -+-+-δδδ+…… (2) 由y(-2T)=y(-T)=0;可求得y(0)=0,y(T)=1; 则差分方程可改写为y[kT]-y[(k-1)T]+0.5y[(k-2) T]=0;,k=2,3,4…. 则有0))0()()((5.0))()(()(121=++++----y T y z z Y z T y z Y z z Y 2 11 5.015.01)(---+--=z z z z Y =.....125.025.025.05.015431----++++z z z 则y *(t)=0+)5(25.0)4(25.0)3(5.0)2()(T t T t T t T t T t -+-+-+-+-δδδδδ+… (3)y(kT)=k k k k k T T k T T )1(4 )1(4)1(4)1(4++---- 5.4
《我看机器人》 学院：理学院 学号：5502211005 姓名：黄志涵 班级：应用物理学111班
摘要：在21世纪，随着科学技术的发展，机器人的研究和发展也将会更进一步。机器人原本起源在美国，但其在美国的发展速度远远不如日本。这里面主要的原因，可能是因为日本劳动力短缺，大部分需要劳动力的工厂得不到劳动力，所以日本政府大力发展机器人产业，用机器人代替短缺的劳动力资源。本文通过三部分简要阐述有关机器人一些发展和应用，以及未来机器人更大的应用前景。 关键词：机器人，机器人发展史，关键技术，分类，应用 正文： 第一部分：机器人的发展史 从1920年捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克在他的科幻小说《罗萨姆的机器人万能公司》中，根据Robota(捷克文，原意为“劳役、苦工”)和Robotnik(波兰文，原意为“工人”)，创造出“机器人”这个词。机器人历史有了如下的发展：1939年美国纽约世博会上展出了西屋电气公司制造的家用机器人Elektro。它由电缆控制，可以行走，会说77个字，甚至可以抽烟，不过离真正干家务活还差得远。但它让人们对家用机器人的憧憬变得更加具体。 1942年美国科幻巨匠阿西莫夫提出“机器人三定律”。虽然这只是科幻小说里的创造，但后来成为学术界默认的研发原则。 1948年诺伯特·维纳出版《控制论》，阐述了机器中的通信和控制机能与人的神经、感觉机能的共同规律，率先提出以计算机为核心的自动化工厂。 1954年美国人乔治·德沃尔制造出世界上第一台可编程的机器人，并注册了专利。这种机械手能按照不同的程序从事不同的工作，因此具有通用性和灵活性。 1956年在达特茅斯会议上，马文·明斯基提出了他对智能机器的看法：智能机器“能够创建周围环境的抽象模型，如果遇到问题，能够从抽象模型中寻找解决方法”。这个定义影响到以后30年智能机器人的研究方向。 1959年德沃尔与美国发明家约瑟夫·英格伯格联手制造出第一台工业机器人。随后，成立了世界上第一家机器人制造工厂——Unimation公司。由于英格伯格对工业机器人的研发和宣传，他也被称为“工业机器人之父”。 1962年美国AMF公司生产出“VERSTRAN”(意思是万能搬运),与Unimation 公司生产的Unimate一样成为真正商业化的工业机器人，并出口到世界各国，掀起了全世界对机器人和机器人研究的热潮。 1962年-1963年传感器的应用提高了机器人的可操作性。人们试着在机器人上安装各种各样的传感器，包括1961年恩斯特采用的触觉传感器，托莫维奇和博尼1962年在世界上最早的“灵巧手”上用到了压力传感器，而麦卡锡1963年则开始在机器人中加入视觉传感系统，并在1965年，帮助MIT推出了世界上第一个带有视觉传感器，能识别并定位积木的机器人系统. 1965年约翰·霍普金斯大学应用物理实验室研制出Beast机器人。Beast已经能通过声纳系统、光电管等装置，根据环境校正自己的位置。20世纪60年代中期开始，美国麻省理工学院、斯坦福大学、英国爱丁堡大学等陆续成立了机器人实验室。美国兴起研究第二代带传感器、“有感觉”的机器人，并向人工智能进发。 1968年美国斯坦福研究所公布他们研发成功的机器人Shakey。它带有视觉传感器，能根据人的指令发现并抓取积木,不过控制它的计算机有一个房间那么大。Shakey可以算是世界第一台智能机器人，拉开了第三代机器人研发的序幕。 1969年日本早稻田大学加藤一郎实验室研发出第一台以双脚走路的机器人。加藤一郎长期致力于研究仿人机器人，被誉为“仿人机器人之父”。日本专家
设计说明参考模版 一、本户型设计采用欧式新古典风格。设计时以白色加暖色调为主，营造出一种典雅，高贵，温馨的气氛。 原始结构中北面有个设备阳台，因此将餐厅北面墙拆除，扩建出去，增加空间使用率，南面阳台也可以扩建，因此增加了南阳台的空间，使空间更加宽广，舒适。 门厅的设计是不能忽视的，因此在符合功能要求的同时，增加设计感。增加垭口，地面采用菱形铺设和走边相结合，吊顶增加灯带的点缀。 客厅是空间的主角，采用暖黄色搭配白色，给人干净、温馨感。配合优美线条的欧式家具，更加体现一种高贵的品质生活。电视背景墙纸采用软包与石材的结合，刚柔并济。沙发背景墙采用壁纸与石材结合，同时增加了灰镜的实用，配上两盏小壁灯点缀空间。 餐厅空间相对的还是比较宽敞，也是公共空间，因此设计时也不能忽视。因为餐厅的一边墙体靠近电梯间，因此不做重点设计，另一面墙体采用壁纸与欧式线条相结合，同时挂上次风格常用的太阳造型镜子，配上餐边柜，使空间不至于很单调。地面采用圆形地砖铺设，与圆形餐桌、圆形吊顶相呼应。 次卧的设计是为孩子准备的，充分考虑到孩子生长和学习的需要，壁纸贴面、配合着白色家具，使整个空间明亮、舒适。 主卧的装饰迎合公共空间的设计，采用壁纸贴面，软化空间.床头墙面采用壁纸、软包、木质线条。原本的卫生间墙拆除改为玻璃，增加空间明亮度。顶面采用二级吊顶，石膏线条走边，简洁但又有层次感。地面采用木地板铺设，更加温馨。 二、本案建筑面积304.3平方米，使用面积260平方米，主题风格现代简约。 一、户型方面：主体结构趋于合理，1、在过道 方面有点狭长，就此通过色彩和材质的方面来减弱，来达到视觉的感觉； 2、在主卧的门洞的有点过窄则向衣帽间偷位； 3、不浪费空间，把阳台上包，做为书房，还能进行自然彩光. 二、色彩方面:房间整体的光线不错，可以考虑一些重色来做色彩对比和运用，使墙面更有质感。 三、光线方面：日光时主题色彩亮度较为突出，大都可以还原物体本色， 夜晚灯光各区域主光源以外均增加一定数量的点光源及辅助光源，使其层次亮点更加突出。 四、客厅的电视背景墙以米黄色的大理石为主，从而显示出大气的风 范，在餐厅的和客厅的C立面都运用银镜来拉伸空间在配上大理石整体显得更佳的大气。
红色为重点（2016年考题） 第一章 1-2仓库大门自动控制系统原理示意图。试说明系统自动控制大门开闭的工作原理，并画出系统方框图。 解当合上开门开关时，电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压，偏差电压经放大器放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，将大门向上提起。与此同时，和大门连在一起的电刷也向上移动，直到桥式测量电路达到平衡，电动机停止转动，大门达到开启位置。反之，当合上关门开关时，电动机反转带动绞盘使大门关闭，从而可以实现大门远距离开闭自动控制。系统方框图如下图所示。 1-4 题1-4图为水温控制系统示意图。冷水在热交换器中由通入的蒸汽加热，从而得到一定温度的热水。冷水流量变化用流量计测量。试绘制系统方块图，并说明为了保持热水温度为期望值，系统是如何工作的？系统的被控对象和控制装置各是什么？ 解工作原理：温度传感器不断测量交换器出口处的实际水温，并在温度控制器中与给定温度相比较，若低于给定温度，其偏差值使蒸汽阀门开大，进入热交换器的蒸汽量加大，热水温度升高，直至偏差为零。如果由于某种原因，冷水流量加大，则流量值由流量计测得，通过温度控制器，开大阀门，使蒸汽量增加，提前进行控制，实现按冷水
流量进行顺馈补偿，保证热交换器出口的水温不发生大的波动。 其中，热交换器是被控对象，实际热水温度为被控量，给定量（希望温度）在控制器中设定；冷水流量是干扰量。 系统方块图如下图所示。这是一个按干扰补偿的复合控制系统。 1-5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、被控量及各部件的作用，画出系统方框图。 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Uc的平方成正比，Uc增高，炉温就上升，Uc 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Uf。Uf作为系统的反馈电压与给定电压Ur进行比较，得出偏差电压Ue，经电压放大器、功率放大器放大成au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Uf正好等于给定电压Ur。此时，Ue=Ur-Uf=0，故U1=Ua=0，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Uc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。 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ru（表征炉温的希望值）。系统方框图见下图。
(一) 单选题 1. 下图所示的机身和臂部的配置型式属于（）。 (A)横梁 式 (B) 立柱 式 (C) 机座 式 (D) 屈伸 式 参考答案： (A) 2. 下图所示的机器人属于（）。 (A)直角坐 标型 (B) 圆柱坐 标型 (C) 极坐 标型 (D) 多关 节型 参考答案：(B)
3. ASIMO是什么类型的机器人（）。 (A)拟人机 器人 (B) 焊接机 器人 (C) 搬运机 器人 (D) 星球探 险车 参考答案： (A) 4. 下图所示的机身和臂部的配置型式属于（）。 (A)横梁 式 (B) 立柱 式 (C) 机座 式 (D) 屈伸 式 参考答案： (C) 5. 几个以上的自由度是冗余的（）。 (A)4 (B) 5 (C) 6 (D) 7 参考答案： (D) 6. 下图所示的机身和臂部的配置型式属于（）。
(A) 横梁式 (B) 立柱 式 (C) 机座式 (D) 屈伸式 参考答案： (D) 7. 下图所示的机器人有几个自由度（）。 (A) 3 (B) 4 (C) 5 (D) 6 参考答案：
(C) 8. 齐次变换矩阵的大小是（）。 (A) (B) (C) (D) 参考答案： (D) 9. 对于如下的2自由度机械手，其可能的逆运动学求解有几组（）。 (A)无解(B) 1组(C) 2组(D) 无穷多 参考答案： (C)
10. 通常指（）。 (A)美国(B) 日本(C) 德国(D) 中国参考答案： (B) 11. PUMA是什么类型的机器人（）。 (A)拟人机 器人 (B) 军事机 器人 (C) 工业机 器人 (D) 星球探 险车 参考答案： (C) 12. 下图所示的机器人属于（）。 (A)直角坐 标型 (B) 圆柱坐 标型 (C) 极坐 标型 (D) 多关 节型 参考答案： (A) 13. 已知机器人杆件的几何参数，给定机器人末端执行器相对于参考坐标系的期望位置 和姿态(位姿)，求取机器人使其末端执行器达到这个预期的位姿的关节变量。这属
模拟试题(自动控制原理) 1. 本试卷共六大题，满分100分，考试时间90分钟，闭卷； 第一部分：选择题 一、单项选择题（本大题共15小题，每小题3分，共45分） 2.衡量系统稳态精度的重要指标时（ C ）。 A．稳定性 B．快速性 C．准确性 D．安全性 2.火炮自动瞄准系统的输入信号是任意函数，这就要求被控量高精度地跟随给定值变化，这种控制系统叫（ C ）。 A.恒值调节系统 B.离散系统 C.随动控制系统 D.数字控制系统 3.某典型环节的传递函数是，则该环节是（ D ）。 A．积分环节 B．比例环节 C．微分环节 D．惯性环节 4. 关于传递函数，错误的说法是（ D ）。 A.传递函数只适用于线性定常系统 B.传递函数完全取决于系统的结构参数，给定输入和扰动对传递函数没有影响 C.传递函数一般是为复变量s的真分式 D.闭环传递函数的零点决定了系统的稳定性 5.高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统的( C )。 A．准确度越高B．准确度越低 C．响应速度越慢 D．响应速度越快 6.系统渐近线与实轴正方向夹角为（ B ）。 A、90° B、90°、270° C、270° D、无法确定 7.已知单位负反馈系统的开环传开环传递函数为，则当K为下列哪个选项时系统不稳定（ D ）。 A.5 B. 10 C. 13 D. 16 8.对于绘制根轨迹的基本法则，以下说法不正确的是（ C ）。 A.根轨迹对称于实轴 B.根轨迹的分支数等于系统的阶数 C. 根轨迹以开环零点为起点，以开环极点为终点 D. 根轨迹与虚轴相交意味着闭环特征方程出现纯虚根 9.某闭环系统的开环传递函数为，则该系统为（ D ）。 A.0型系统，开环放大系数K=8 B.0型系统，开环放大系数K=2 C.I型系统，开环放大系数K=8 D.I型系统，开环放大系数K=2 10.系统的开环传递函数如下所以，其中属于最小相位系统的是（ A ）。 11.关于线性系统稳态误差，正确的说法是( A )。 A.增加系统前向通道中的积分环节个数可以提高系统的无稳态误差的等级 B.I型系统在跟踪斜坡输入信号时无误差 C.减小系统开环增益K可以减小稳态误差 D.增加积分环节可以消除稳态误差，而且不会影响系统稳定性 12.已知单位反馈系统的开环传递函数为，则根据频率特性的物理意义，该闭环系统输入信号为r(t)=sin3t 时系统的稳态输出为（ B ）。 A. 0.354sin3t B.0.354sin(3t-450) C. 0.354sin(3t+450) D.0.354sin(t-450)
. 第一章引论 1-1 试描述自动控制系统基本组成，并比较开环控制系统和闭环控制系统的特点。答： 自动控制系统一般都是反馈控制系统，主要由控制装置、被控部分、测量元件组成。控制装置是由具有一定职能的各种基本元件组成的，按其职能分，主要有给定元件、比较元件、校正元件和放大元件。如下图所示为自动控制系统的基本组成。 开环控制系统是指控制器与被控对象之间只有顺向作用，而没有反向联系的控制过程。此时，系统构成没有传感器对输出信号的检测部分。开环控制的特点是：输出不影响输入，结构简单，通常容易实现；系统的精度与组成的元器件精度密切相关；系统的稳定性不是主要问题；系统的控制精度取决于系统事先的调整精度，对于工作过程中受到的扰动或特性参数的变化无法自动补偿。 闭环控制的特点是：输出影响输入，即通过传感器检测输出信号，然后将此信号与输入信号比较，再将其偏差送入控制器，所以能削弱或抑制干扰；可由低精度元件组成高精度系统。 闭环系统与开环系统比较的关键，是在于其结构有无反馈环节。 < 1-2 请说明自动控制系统的基本性能要求。 答： 自动控制系统的基本要求概括来讲，就是要求系统具有稳定性、快速性和准确性。 稳定性是对系统的基本要求，不稳定的系统不能实现预定任务。稳定性通常由系统的结构决定与外界因素无关。对恒值系统，要求当系统受到扰动后，经过一定时间的调整能够回到原来的期望值（例如恒温控制系统）。对随动系统，被控制量始终跟踪参量的变化（例如炮轰飞机装置）。 快速性是对过渡过程的形式和快慢提出要求，因此快速性一般也称为动态特性。在系统稳定的前提下，希望过渡过程进行得越快越好，但如果要求过渡过程时间很短，可能使动态误差过大，合理的设计应该兼顾这两方面的要求。 准确性用稳态误差来衡量。在给定输入信号作用下，当系统达到稳态后，其实际输出与所期望的输出之差叫做给定稳态误差。显然，这种误差越小，表示系统的精度
1. 自由度：指描述物体运动所需要的独立坐标数。 2. 机器人工作载荷：机器人在规定的性能范围内，机械接口处能承受的最大负载量（包括手部）。 3. 柔性手：可对不同外形物体实施抓取，并使物体表面受力比较均匀的机器人手部结构。 4. 制动器失效抱闸：指要放松制动器就必须接通电源，否则，各关节不能产生相对运动。 5. 机器人运动学：从几何学的观点来处理手指位置与关节变量的关系称为运动学。 6. 机器人动力学：机器人各关节变量对时间的一阶导数、二阶导数与各执行器驱动力或力矩之间的 关系，即机器人机械系统的运动方程。 7. 虚功原理：约束力不作功的力学系统实现平衡的必要且充分条件是对结构上允许的任意位移（虚位 移）施力所作功之和为零。 8. PWM 驱动：脉冲宽度调制驱动。 9. 电机无自转：控制电压降到零时，伺服电动机能立即自行停转。 10. 直流伺服电机的调节特性：是指转矩恒定时，电动机的转速随控制电压变化的关系。 11. 直流伺服电机的调速精度：指调速装置或系统的给定角速度与带额定负载时的实际角速度之 差，与给定转速之比。 12. PID 控制：指按照偏差的比例、积分、微分进行控制。 13. 压电元件：指某种物质上施加压力就会产生电信号，即产生压电现象的元件。 14. 图像锐化：突出图像中的高频成分，使轮廓增强。 15. 隶属函数：表示论域U 中的元素u 属于模糊子集A 的程度，在[0, 1]闭区间内可连续取值。 16. 脱机编程：指用机器人程序语言预先进行程序设计，而不是用示教的方法编程。 17. AUV ：无缆自治水下机器人，或自动海底车。 二、简答题： 1.机器人学主要包含哪些研究内容？ 2.机器人常用的机身和臂部的配置型式有哪些？ 4.机器人控制系统的基本单元有哪些？ 5.直流电机的额定值有哪些？ 6.常见的机器人外部传感器有哪些？ 7.简述脉冲回波式超声波传感器的工作原理。 8.机器人视觉的硬件系统由哪些部分组成？ 9.为什么要做图像的预处理？机器视觉常用的预处理步骤有哪些？ 10.请简述模糊控制器的组成及各组成部分的用途。 11.从描述操作命令的角度看，机器人编程语言可分为哪几类？ 12.仿人机器人的关键技术有哪些？ 1.答：机器人研究的基础内容有以下几方面：(1) 空间机构学；(2) 机器人运动学；(3) 机器人静力学；(4)机器人动力学；(5)机器人控制技术；(6)机器人传感器；(7)机器人语言。 2.答：目前常用的有如下几种形式：(1)横梁式。(2)立柱式。(3)机座式。(4)屈伸式。 4.答：构成机器人控制系统的基本要素包括： (1) 电动机，(2) 减速器，(3) 驱动电路，(4) 运动特性检测传感器，(5) 控制系统的硬件，(6) 控制系统的软件， 5.答：直流电动机的额定值有以下几项：(1)额定功率，(2)额定电压，(3)额定电流，(4)额定转速， 6.答常见的外部传感器包括 触觉传感器，分为；接触觉传感器、压觉传感器、滑觉传感器和力觉传感器。距离传感器，包括超声波传感器，接近觉传感器，以及视觉传感器、听觉传感器、嗅觉传感器、味觉传感器等。 7.答：在脉冲回波式中，先将超声波用脉冲调制后发射，根据经被测物体反射回来的回波延迟时间Δt ，计算出被测物体的距离R ，假设空气中的声速为v ，则被测物与传感器间的距离R 为： /2R v t =?? 如果空气温度为T （℃)，则声速v 可由下式求得： ()331.50.607m/s v T =+ 8.答：(1) 景物和距离传感器，常用的有摄像机、CCD 图像传感器、超声波传感器和结构光设备等；(2) 视频信号数字化设备，其任务是把摄像机或者CCD 输出的信号转换成方便计算和分析的数字信号；(3)
《 自动控制原理B 》 试题A 卷答案 一、单项选择题（本大题共5小题，每小题2分，共10分） 1．若某负反馈控制系统的开环传递函数为 5 (1) s s +，则该系统的闭环特征方程为 ( D )。 A ．(1)0s s += B. (1)50s s ++= C.(1)10s s ++= D.与是否为单位反馈系统有关 2．梅逊公式主要用来（ C ）。 A.判断稳定性 B.计算输入误差 C.求系统的传递函数 D.求系统的根轨迹 3．关于传递函数，错误的说法是 ( B )。 A.传递函数只适用于线性定常系统； B.传递函数不仅取决于系统的结构参数，给定输入和扰动对传递函数也有影响； C.传递函数一般是为复变量s 的真分式； D.闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。 4．一阶系统的阶跃响应（ C ）。 A ．当时间常数较大时有超调 B ．有超调 C ．无超调 D ．当时间常数较小时有超调 5. 如果输入信号为单位斜坡函数时，系统的稳态误差为无穷大，则此系统为（ A ） A ． 0型系统 B. I 型系统 C. II 型系统 D. III 型系统 二、填空题（本大题共7小题，每空1分，共10分） 1．一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：___稳定性、快速性、__准确性___。 2.对控制系统建模而言，同一个控制系统可以用不同的 数学模型 来描述。 3. 控制系统的基本控制方式为 开环控制 和 闭环控制 。 4. 某负反馈控制系统前向通路的传递函数为()G s ，反馈通路的传递函数为()H s ，则系统 的开环传递函数为()()G s H s ，系统的闭环传递函数为 () 1()() G s G s H s + 。 5 开环传递函数为2(2)(1) ()()(4)(22) K s s G s H s s s s s ++= +++，其根轨迹的起点为0,4,1j --±。 6. 当欠阻尼二阶系统的阻尼比减小时，在单位阶跃输入信号作用下，最大超调量将 增大 。 7.串联方框图的等效传递函数等于各串联传递函数之 积 。 三、简答题（本题10分） 图1为水温控制系统示意图。冷水在热交换器中由通入的蒸汽加热，从而得到一定温度的热水。冷水流量变化用流量计测量。试绘制系统方框图，并说明为了保持热水温度为期望值，系统是如何工作的？系统的被控对象和控制装置各是什么？
北京化工大学化学工程学院设计说明书 题目： 学生： 班级： 学号： 指导教师： 2013年月
目录 1.工艺设计基础 1.1 设计任务 1.2 原辅材料性质及技术规格 1.3 产品的性质及技术规格 1.4 危险性物料的主要物性 1.5 原辅材料的消耗定额 2.工艺说明 2.1生产方法、工艺技术路线及工艺特点 2.1.1 生产方法 2.1.2 工艺技术路线的确定 2.2生产流程简述 3.工艺计算与主要设备选型 3.1 物料衡算 3.1.1 计算的基准数据 3.1.2 计算基准 3.1.3 各单元物料衡算 3.2热量衡算 3.2.1 计算的基准数据 3.2.2 物料衡算 3.3 聚合釜的计算及选型 4 聚合工段的操作控制 5.附图：带控制点的工艺流程图（PID）
设计说明书版式要求 1.目录格式中，一级标题采用黑体字，其余级别标题用宋体字，字号均为小四。 2.设计说明书正文约20页。 3.全文字体规定：中文采用宋体；英文采用Times New Roman。 4.正文采用小四号字，固定行距20磅。 5.参考文献内容字体采用5号字。 6.正文中一级标题（章）采用小三号字，加黑，居中；逢一级标题（章）更换 起始页。 7.其余级别标题采用小四号字，加黑。 8.标题之间、标题与正文之间空一行。 9.标题数字排序： 一级：1、2、3…； 二级：1.1、1.2…； 三级：1.1.1、1.1.2…； 四级：（1）、（2）、（3）…； 五级：①、②、③…。 10.图题目和表题目采用小四号字，居中，加黑。 11.表采用三线表格式；表格尽量不要跨页，如必须跨页设置表格时，后续页表 格必须带表头，并标注续表说明，例如“（续表1－2）”。 12.页面设置为：A4纸型，纵向、单面打印：上2cm，下2cm，左2.5cm，右 1.5cm，装订线0.5cm，选择“不对称页边距”，页眉1.2cm，页脚1.5cm。13.页脚设置为：插入页码，居中。
中南大学网络教育课程考试复习题及参考答案 机器人学导论 一、名词解释题： 二、简答题： 1.机器人学主要包含哪些研究内容？ 2.机器人常用的机身和臂部的配置型式有哪些？ 3.拉格朗日运动方程式的一般表示形式与各变量含义？ 4.机器人控制系统的基本单元有哪些？ 三、论述题： 1.试论述机器人技术的发展趋势。 2.试论述精度、重复精度与分辨率之间的关系。 4.试论述机器人静力学、动力学、运动学的关系。 四、计算题：（需写出计算步骤，无计算步骤不能得分）： 1.已知点u 的坐标为[7,3,2]T ，对点u 依次进行如下的变换：（1）绕z 轴旋转90°得到点v ；（2）绕y 轴旋转90°得到点w ；（3）沿x 轴平移4个单位，再沿y 轴平移-3个单位，最后沿z 轴平移7个单位得到点t 。求u , v , w , t 各点的齐次坐标。 x y z O u v w t 2.如图所示为具有三个旋转关节的3R 机械手，求末端机械手在基坐标系{x 0,y 0}下的运动学方程。 θ1 θ2 θ3 L 2 L 1 L 3 x 0 y 0 O 3.如图所示为平面内的两旋转关节机械手，已知机器人末端的坐标值{x ,y }，试求其关节旋转变量θ1 和θ2.
θ1 θ2 L 2 L 1 x y P 4.如图所示两自由度机械手在如图位置时（θ1= 0 , θ2=π/2），生成手爪力 F A = [ f x 0 ]T 或F B = [ 0 f y ]T 。求对应的驱动力 τ A 和τ B 。 τ1 L 2 x y P L 1 τ2F A F B 0y f ?? ???? 0x f ?????? 5.如图所示的两自由度机械手，手部沿固定坐标系在手上X 0轴正向以 1.0m/s 的速度移动，杆长 l 1=l 2=0.5m 。设在某时刻θ1=30°，θ2=-60°，求该时刻的关节速度。已知两自由度机械手速度雅 可比矩阵为 1121221211212 212l s l s l s l c l c l c θθ---?? =? ?+?? J θ1 -θ2 l 2 l 1 x 0 y 0 O x 3 y 3v 3
自动控制原理模拟试题6 一、简答（本题共6道小题，每题5分，共30分） 1、画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。 2、通过二阶系统的根轨迹说明，增加开环零点和增加开环极点对系统根轨迹走向的影响。 3、已知某环节的频率特性曲线如下，求当x(t)=10sin5t 输入该环节的时候，系统的输出解析表达式是什么？ 4、通常希望系统的开环对数频率特性，在低频段和高频段有较大的斜率，为什么？ 5、如果一个控制系统的阻尼比比较小，请从时域指标和频域指标两方面说明该系统会有什么样的表现？并解释原因。 6、最小相位系统的Nyquist 图如下所示，画出图示系统对应的 Bode 图，并判断系统的稳定性。 二、改错（本题共5道小题，每题5分，共25分） 1. 微分方程的拉氏变换可以得到系统的传递函数，系统传递函数的拉氏反变换是微分方程。 2. 传递函数描述系统的固有特性。其系数和阶次都是实数，只与系统内部结构参数有关而与输入量初始条件等外部因素无关。 3. 频率法不仅研究一个系统对不同频率的正弦波输入时的响应特性，也研究系统对阶跃信号的响应特性。 4. 系统开环对数频率特性的中频段的长度对相位裕量有很大影响，中频段越长，相位裕量越小。 W k (j 40 20 - π/2 - π ?(ω)
5. Nyquist 图中()1k W j ω>的部分对应Bode 图中0dB 线以下的区段，Nyquist 图中的实 轴对应Bode 图中的π-线。 三、 设单位反馈系统的开环传递函数（本题20分） i s T s K s T K K s G m m f f 1)1(1)(0?+?+?= 输入信号为 )(1)()(t bt a t r ?+= 其中0K , m K , f K , i, f T , m T 均为正数 ，a 和b 为已知正常数。如果要求闭环系统稳 定，并且稳态误差ss e <0ε, 其中0ε>0, 试求系统各参数满足的条件。 四、试用梅逊增益公式求下图中各系统信号流图的传递函 数C(s)/R(s)。（15分） 五、（本题20分） 设单位反馈控制系统的开环传递函数 )102.0)(101.0()(++=s s s K s G 要求： (1) 画出准确根轨迹(至少校验三点，包括与虚轴交点)； (2) 确定系统的临界稳定开环增益K ｃ； （3）当一个闭环极点是－5的时候，确定此时的其他极点。 六、已知最小相位系统的对数幅频渐近特性曲线如图所示， 1） 试确定系统的开环传递函数； 2） 求解系统的相位裕量，并判断稳定性； 3）
详细设计说明书
目录 1．引言 (1) 1.1编写目的 (1) 1.2项目背景 (1) 1.3定义 (1) 1.4参考资料 (1) 2．总体设计 (1) 2.1需求概述 (1) 2.2软件结构 (1) 3．程序描述 (2) 3.1功能 (2) 3.2性能 (2) 3.3输入项目 (2) 3.4输出项目 (2) 3.5算法 (2) 3.6程序逻辑 (2) 3.7接口 (2) 3.8存储分配 (2) 3.9限制条件 (2) 3.10测试要点 (2)
1．引言 1.1编写目的 【阐明编写详细设计说明书的目的，指明读者对象。】 1.2项目背景 【应包括项目的来源和主管部门等。】 1.3定义 【列出文档中所用到的专门术语的定义和缩写词的原文。】 1.4参考资料 【列出有关资料的作者、标题、编号、发表日期、出版单位或资料来源，可包括： a.项目的计划任务书、合同或批文； b.项目开发计划； c.需求规格说明书； d.概要设计说明书； e.测试计划（初稿）； f.用户操作手册（初稿）； g.文档中所引用的其他资料、软件开发标准或规范。】 2．总体设计 2.1需求概述 2.2软件结构 【如给出软件系统的结构图。】
3．程序描述 【逐个模块给出以下的说明：】 3.1功能 3.2性能 3.3输入项目 3.4输出项目 3.5算法 【模块所选用的算法。】 3.6程序逻辑 【详细描述模块实现的算法，可采用： a.标准流程图； b.PDL语言； c.N－S图； d.PAD； e.判定表等描述算法的图表。】 3.7接口 3.8存储分配 3.9限制条件 3.10测试要点 【给出测试模块的主要测试要求。】
第一章 习题答案 1-1 根据题1-1图所示的电动机速度控制系统工作原理图 (1) 将a ，b 与c ，d 用线连接成负反馈状态； (2) 画出系统方框图。 解 （1）负反馈连接方式为：d a ?，c b ?； （2）系统方框图如图解1-1 所示。 1-2 题1-2图是仓库大门自动控制系统原理示意图。试说明系统自动控制大门开闭的工作原理，并画出系统方框图。 题1-2图 仓库大门自动开闭控制系统 解 当合上开门开关时，电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压，偏差电压经放大器放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，将大门向上提起。与此同时，和大门连在一起的电刷也向上移动，直到桥式测量电路达到平衡，电动机停止转动，大门达到开启位置。反之，当合上关门开关时，电动机带动绞盘使大门关闭，从而可以实现大门远距离开闭自动控制。系统方框图如图解1-2所示。
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。