机电控制工程

机电控制工程基础课后习题答案第一章：引论1.题目问题：简述机电控制工程的基本概念和发展历程。

答案机电控制工程是一个交叉学科，它涉及机械工程、电气工程和控制工程等多个学科的知识与技术。

其基本概念包括机电系统、控制系统和传感器系统。

机电系统由机械设备、电气设备和控制设备组成，用来完成特定的运动任务。

控制系统由传感器、控制器和执行器组成，用来监测和控制机电系统的运行状态。

传感器系统负责采集、测量和传输机电系统的运行数据。

机电控制工程的发展历程可以分为三个阶段。

第一个阶段是机械、电气和控制等学科独立发展的阶段，各自在不同领域取得了一定的成就。

第二个阶段是机械、电气和控制等学科开始相互交叉融合的阶段，机电系统的概念逐渐形成。

第三个阶段是机电控制工程逐渐成为一个独立学科，形成了一整套完整的理论和方法体系。

第二章：电气与电子技术基础2.题目问题：简述直流电路的基本特点和常用电路元件。

答案直流电路是指电流方向恒定的电路。

其基本特点包括以下几个方面：•电流方向不变。

在直流电路中，电荷只能沿着一个方向移动，电流的方向不会发生改变。

•电压稳定。

直流电源提供的电压一般是恒定的，不会发生明显的波动。

•电阻内部不产生能量损耗。

电阻元件在直流电路中，不会消耗电能，只会产生热能。

常用的直流电路元件包括电容器、电感器和电压源。

电容器用来存储电荷，具有储能效果。

电感器则用来存储磁能，具有阻尼和滤波效果。

电压源是直流电路中常用的电源元件，用来提供稳定的电压。

第三章：电路理论与分析3.题目问题：简述电路的戴维南定理和诺顿定理。

答案戴维南定理和诺顿定理是电路分析中常用的方法，用于简化电路的计算和分析。

•戴维南定理：戴维南定理又称为戴维南-诺顿定理，它指出：任意一个由电压源、电流源和电路元件组成的线性电路，可以用一个等效的电流源和等效的内阻表示。

通过计算戴维南等效电流源和内阻，可以将复杂的电路简化为一个更容易分析的等效电路。

•诺顿定理：诺顿定理是戴维南定理的一种特例，它用电压源和等效的电阻来表示电路。

《机电控制工程基础》综合练习概念题解析一、填空1. 自动控制就是 人直接参与的情况下， 使生产过程的输出量按照给定的规律 。

(没有，运行或变化)2．系统的稳定性取决于 。

（系统闭环极点的分布）3. 所谓反馈控制系统就是的系统的输出 地返回到输入端。

（全部或部分）4. 给定量的变化规律是事先不能确定的，而输出量能够准确、迅速的复现给定量，这样的系统称之为 。

（随动系统）5. 在 下，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比称为线性系统（或元件）的 。

（零初始条件，传递函数）6. 单位积分环节的传递函数为 。

（1/s ）7．一阶系统11+Ts ，则其时间常数为 。

（T ） 8．系统传递函数为W(s)，输入为单位阶跃函数时，输出拉氏变换Y (s)为 。

（s s W )(）9．单位负反馈系统开环传函为)1(9)(+=s s s G ，系统的阻尼比ξ= 、无阻尼自振荡角频率ωn 为 ，调节时间ts （5％）为 秒。

（0.167,3,6）10．反馈信号(或称反馈)：从系统(或元件)输出端取出信号，经过变换后加到系统(或元件)输入端，这就是反馈信号。

当它与输入信号符号相同，即反馈结果有利于加强输入信号的作用时叫 。

反之，符号相反抵消输入信号作用时叫 。

（正反馈, 负反馈）11．Ⅰ型系统 地跟踪单位斜坡输入信号。

（无静差）12. 某环节的传递函数为2s ，则它的幅频特性的数学表达式是 ，相频特性的数学表达式是 。

(2ω,90o)13.单位反馈系统的开环传递函数为)3)(2()(*++=s s s K s G ，根轨迹的分支数为 。

(3) 14. 负反馈结构的系统，其前向通道上的传递函数为G(s)，反馈通道的传递函数为H(s)，则该系统的开环传递函数为 ，闭环传递函数为 。

(G(s)H(s)，)()(1)(s H s G s G +)15. 函数f(t)=2t 的拉氏变换为 。

(22s )16．单位负反馈结构的系统，其开环传递函数为)2(+s s K 则该系统为 型系统，根轨迹分支数为 。

机电控制工程机电控制工程是将机械学、电子学和自动控制理论相结合，应用于机械系统的自动控制领域。

这个领域涵盖了机械、电子、计算机、控制等多个学科的知识，旨在设计和实现能够对机械系统进行控制和监测的自动化系统。

1.工程概述机电控制工程的目标是通过引入先进的控制技术，使机械系统能够满足特定的性能要求和操作条件。

这些系统可以是各种类型的机械设备，如机床、机器人、自动化生产线等。

机电控制工程主要涉及以下几个方面：•机械设计：设计机械系统的机构、传动和执行器等部件，使其具有良好的运动性能和可靠性。

•电子设计：设计机械系统的电气控制部分，包括传感器、执行器、电路和电源等，以实现对机械系统的控制和监测。

•自动控制：设计和实现控制算法，根据输入信号和系统反馈信息，控制机械系统的运动和行为。

2.机电控制系统的组成机电控制系统由以下几个基本组成部分组成：1.传感器：传感器用于感知机械系统的状态和环境条件，比如测量位置、速度、力等参数。

传感器将这些信息转化为电信号，供控制系统使用。

2.执行器：执行器是机械系统中实际完成工作的部件，比如电机、液压马达等。

执行器接收控制系统的指令，将电信号转换为机械运动或力输出。

3.控制器：控制器是机电控制系统中的核心部件，负责接收传感器反馈信息，根据预定的控制算法计算输出信号，并将其发送给执行器。

常见的控制器包括微处理器、PLC等。

4.电源：为了保证机电控制系统的正常运行，需要稳定的电源供应。

电源提供所需的电能，并确保系统各部件的电压和电流符合要求。

5.通信接口：机电控制系统通常需要与其他设备或系统进行通信，以实现数据共享和远程控制。

通信接口可以通过串口、以太网等方式实现。

3.机电控制工程的应用机电控制工程广泛应用于许多领域，如制造业、机械加工、交通运输、航空航天等。

下面列举几个常见的应用领域：1.自动化生产线：机电控制工程可以用于设计和实施自动化生产线，从而提高生产效率和产品质量。

自动化生产线可以实现自动化装配、包装和检测等任务。

机电控制工程1. 简介机电控制工程是指将机械工程和电气工程技术相结合，运用电子技术对机械系统进行控制和管理的工程领域。

机电控制工程在许多领域中起着重要的作用，如制造业、运输、航空航天等。

本文将介绍机电控制工程的基本概念、应用领域和相关技术。

2. 基本概念机电控制工程涉及到机械系统的控制和管理，其中主要包括以下几个方面：2.1 机械系统机械系统是由各种机械元件（如传动装置、传感器、执行机构等）组成的机械设备。

机械系统可以是简单的机械装置，也可以是复杂的工业生产线。

机械系统的设计和控制是机电控制工程的核心。

2.2 电子技术机电控制工程离不开电子技术的支持。

电子技术提供了各种各样的电子元件和电路，用于控制和管理机械系统。

例如，采用传感器感知机械系统的状态，通过电路将感知到的信号转化为控制信号，从而实现对机械系统的控制。

2.3 控制系统控制系统是机电控制工程中的一个重要概念。

控制系统可以是开环控制系统或闭环控制系统。

开环控制系统是指根据预先设定的规则进行控制，不考虑输出结果对控制系统的影响；闭环控制系统是指根据实际输出结果来调节控制动作，从而改善系统的性能和稳定性。

3. 应用领域机电控制工程在许多领域中都有广泛的应用，下面将介绍其中几个典型的应用领域。

3.1 制造业在制造业中，机电控制工程发挥着关键的作用。

机械设备的控制和管理对于生产效率和产品质量起着至关重要的作用。

例如，自动化生产线中的机器人系统，通过机电控制工程技术，可以实现对机器人的精确定位和操作控制，从而提高生产效率和质量。

3.2 运输在运输领域，机电控制工程用于实现交通工具（如汽车、火车、飞机等）的自动驾驶、导航和控制。

通过引入自动驾驶技术，可以提高交通工具的安全性和运行效率。

此外，机电控制工程还可用于实现交通信号灯的自动控制，以优化交通流量。

3.3 航空航天航空航天领域对机电控制工程的需求非常高。

机械系统的控制和管理关系到人员的安全和飞行器的稳定性。

机电控制工程基础试卷及答案(填空和判断)(总5页)填空题1. 传递函数的定义是对于线性定常系统,在初始条件为零的条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。

2. 瞬态响应是系统受到外加作用激励后，从初始状态到最终或稳定状态的响应过程。

3. 判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为负实根或负实部的复数根，即系统的特征根必须全部在复平面的左半平面是系统稳定的充要条件。

4. I 型系统G s K s s ()()=+2在单位阶跃输入下，稳态误差为 0 ，在单位加速度输入下稳态误差为 ∞ 。

5. 频率响应是系统对正弦输入稳态响应，频率特性包括幅频和相频两种特性。

6. 如果系统受扰动后偏离了原工作状态，扰动消失后，系统能自动恢复到原来的工作状态，这样的系统是(渐进)稳定的系统。

7. 传递函数的组成与输入、输出信号无关，仅仅决定于系统本身的结构和参数，并且只适于零初始条件下的线性定常系统。

8. 系统的稳态误差与输入信号的形式及系统的结构和参数或系统的开环传递函数有关。

传递函数反映系统本身的瞬态特性，与本身参数，结构有关，与输入无关；不同的物理系统，可以有相同的传递函数，传递函数与初始条件无关。

9. 如果在系统中只有离散信号而没有连续信号，则称此系统为离散(数字)控制系统，其输入、输出关系常用差分方程来描述。

10. 反馈控制系统开环对数幅频特性三频段的划分是以ωc （截止频率）附近的区段为中频段，该段着重反映系统阶跃响应的稳定性和快速性；而低频段主要表明系统的稳态性能。

11. 对于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、快速性和准确性。

1．.对控制系统的基本要求一般可以归纳为稳定性、快速性 和准确性。

2．.按系统有无反馈，通常可将控制系统分为 开环控制系统 和 闭环控制系统 。

3．.在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有微分方程 、传递函数 动态结构图 频率特性等。

4． .稳态误差反映出稳态响应偏离系统希望值的程度，它用来衡量系统控制精度的程度。

2023-10-28•机电控制系统概述•机电控制系统设计•机电控制系统应用举例目录•机电控制系统的发展趋势与挑战01机电控制系统概述定义机电控制系统是指通过机械、电子、信息等手段将各种机电元件和装置有机地结合起来，形成一个具有一定功能的整体，实现某些特定的控制任务。

组成机电控制系统通常由电力电子器件、电机、传感器、控制器、执行器等组成。

定义与组成开环控制系统开环控制系统没有反馈环节，输入量直接控制输出量，系统精度和稳定性较差。

闭环控制系统闭环控制系统有反馈环节，输出量通过传感器反馈给控制器，控制器根据反馈信号调整输入量，使得系统精度和稳定性提高。

机电控制系统的基本类型机电控制系统应当在一定条件下保持稳定，即系统输出不随时间变化而变化。

稳定性快速性准确性机电控制系统应当能够快速响应输入信号的变化，并迅速达到新的稳态。

机电控制系统应当能够精确地控制系统的输出量，使其与期望值相符。

03机电控制系统的性能要求020102机电控制系统设计根据系统的数学模型，通过求解系统的传递函数或零极增益图来设计控制系统。

解析法机电控制系统的设计方法通过分析系统的性能指标，利用综合公式或计算机辅助设计软件来设计控制系统。

综合法结合解析法和综合法的优点，先利用解析法得到系统传递函数或零极增益图，再利用综合公式或计算机辅助设计软件进行系统优化设计。

解析与综合相结合法机电控制系统的硬件设计用于检测被控对象的参数变化，如位置、速度、压力等。

传感器控制器执行器电源和接口电路根据传感器反馈的参数变化，按照一定的控制算法输出控制信号，调节被控对象的状态。

接收控制器的控制信号，驱动被控对象执行相应的动作。

为控制系统提供电能，并实现控制器、传感器和执行器之间的信号传输。

机电控制系统的软件设计根据被控对象的特性和性能要求，选择合适的控制算法，如PID控制、模糊控制、神经网络控制等。

控制算法根据控制算法和系统需求，设计控制程序的流程图或程序框图，包括初始化、数据采集、数据处理、控制输出等环节。

机电控制工程基础第1次作业第1章一、简答1．什么是自动控制？是相对于人工控制而言的，就是在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使生产过程或被控对象的某一物理量(输出量)准确地按照给定的规律(输入量)运行或变化。

2．控制系统的基本要求有哪些？控制系统的基本要求：稳定性、快速性和准确性(稳态精度)，即稳、快、准3．什么是自动控制系统？指能够对被控制对象的工作状态进行自动控制的系统。

它一般由控制装置和被控制对象组成。

4．反馈控制系统是指什么反馈？反馈控制系统是负反馈5．什么是反馈？什么是正反馈？什么是负反馈？从系统(或元件)输出端取出信号，经过变换后加到系统(或元件)输入端，这就是反馈。

当它与输入信号符号相同，即反馈结果有利于加强输入信号的作用时叫正反馈。

反之，符号相反抵消输入信号作用时叫负反馈。

6．什么叫做反馈控制系统？从系统(或元件)输出端取出信号，经过变换后加到系统(或元件)输入端，这样的系统称为反馈控制系统7．控制系统按其结构可分为哪3类？开环控制系统、闭环控制系统和复合控制系统8．举例说明什么是随动系统。

如雷达自动跟踪系统，火炮自动瞄准系统，各种电信号笔记录仪等9．自动控制技术具有什么优点？⑴极大地提高了劳动生产率；⑵提高了产品的质量；⑶减轻了人们的劳动强度，使人们从繁重的劳动中解放出来，去从事更有效的劳动；⑷由于近代科学技术的发展，许多生产过程依靠人们的脑力和体力直接操作是难以实现的，还有许多生产过程因人的生理所限而不能由人工操作，如原子能生产，深水作业以及火箭或导弹的制导等等。

在这种情况下，自动控制更加显示出其巨大的作用。

10．对于一般的控制系统，当给定量或扰动量突然增加某一给定值时，输出量的暂态过程可能有几种情况？单调过程、衰减振荡过程、持续振荡过程、发散振荡过程二、判断1．自动控制中的基本的控制方式有开环控制、闭环控制和复合控制。

正确2．系统的动态性能指标主要有调节时间和超调量，稳态性能指标为稳态误差。

机电控制工程基础资料整理1. 介绍机电控制工程是一门涉及机械、电气和自动控制的综合学科。

它主要研究机械系统中的电气与电子技术应用，以及自动化控制理论与技术。

在现代工业中，机电控制工程被广泛应用于生产自动化、机器人技术、工业自动化、传感器技术等领域。

为了更好地理解和应用机电控制工程，以下是一些基础资料的整理，希望对初学者和感兴趣的人有所帮助。

2. 机电控制系统2.1 机械部分机械部分是机电控制系统的重要组成部分，包括机械结构、机械元件和机械传动装置。

机械结构是机电控制系统的骨架，它决定了机械部件的布局和运动方式。

机械元件是机械系统中的基本部件，如齿轮、轴、连杆等。

机械传动装置用于传递和改变动力和运动，包括传动轴、齿轮传动、皮带传动等。

2.2 电气部分电气部分是机电控制系统中的另一个重要组成部分。

它包括电路、电机和电源等。

电路是电气部分的核心，用于传输和控制电能。

电机是将电能转换为机械能的装置，可以分为直流电机和交流电机等不同类型。

电源是供给电气部分所需电能的装置，可以是电池、电网或发电机等。

2.3 自动控制部分自动控制部分是机电控制系统的关键组成部分。

它主要应用控制理论和控制器来实现对机械系统的控制。

自动控制系统的基本框架包括传感器、控制器和执行器。

传感器用于感知机械系统的状态和参数，控制器根据传感器反馈的信息进行控制决策，执行器负责执行控制器的指令。

3. 机电控制工程应用机电控制工程在许多领域中得到了广泛应用，下面列举了几个典型领域：3.1 生产自动化生产自动化指的是利用机械、电气和自动控制技术来实现生产过程的自动化。

它可以提高生产效率、降低生产成本，并且可以实现生产过程的灵活性和可控性。

在生产自动化中，机电控制工程被用于自动化生产线、机器人技术、智能仓储系统等。

3.2 工业自动化工业自动化是指利用机电控制工程技术对工业设备和系统进行自动化控制。

它可以提高工业生产的效率、质量和可靠性，减少人工操作的错误和劳动强度。