机电控制工程基础3

第一章 习题答案一、填空1.系统输出全部或部分地返回到输入端叫做 反馈2.有些系统中，将开环与闭环结合在一起，这种系统称为复合控制系统3.我们把输出量直接或间接地反馈到 反馈 形成闭环参与控制的系统，称作闭环控制系统4.控制的任务实际上就是形成控制作用的规律，使不管是否存在扰动，均能使被控制对象的输出量满足给定值的要求。

5.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 稳定 系统。

6、自动控制系统主要元件的特性方程式的性质，可以分为线性控制系统和非线性控制系统。

7、为了实现闭环控制，必须对输出量进行测量，并将测量的结果反馈到输入端与输入量相减得到偏差，再由偏差产生直接控制作用去消除偏差 。

因此，整个控制系统形成一个闭合回路。

我们把输出量直接或间接地反馈到输入端，形成闭环,参与控制的系统，称作闭环控制系统 8、题图 由图中系统可知，输入量直接经过控制器作用于被控制对象，当出现扰动时，没有人为干预，输出量 按照输入量所期望的状态去工作，图中系统是一个控制系统。

1、 不能 开环 9、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，这样的系统称为 系统，否则为 系统。

任何一个反馈控制系统能正常工作，系统必须是 的。

稳定 ； 不稳定 ； 稳定二、选择1.开环与闭环结合在一起的系统称为 。

（ ） A 复合控制系统； B 开式控制系统； C 闭环控制系统；D 连续控制系统 答：A2.当∞→t 时，闭环反馈控制系统输出的实际值)(∞y 与按参考输入所确定的希望值)(∞r y 之间的差值叫 。

（ ）A 微分；B 差分；C 稳态误差；D 积分 答：C3．把输出量反馈到系统的输入端与输入量相减称为 。

（ ）A 反馈；B 负反馈；C 稳态差误；D 积分 答：B4．机器人手臂运动控制属于 。

（ ）A 闭环控制；B 开环控制C 正反馈控制D 连续信号控制 答：A5．自动售货机控制属于 。

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。

机电控制工程基础形考任务3一、引言机电控制工程是现代工程领域中的重要学科，它涵盖了机械工程、电气工程和自动化技术等多个学科的知识。

在机电控制工程中，控制系统是一个重要的组成部分，它可以实现对机械设备的自动化控制，提高生产效率和质量。

二、控制系统的基本概念控制系统是由输入、输出和反馈组成的，其中输入是指控制系统接收到的指令或信号，输出是控制系统根据输入和反馈产生的响应，反馈是指输出信号经过传感器采集后再反馈给控制系统。

控制系统可以分为开环控制和闭环控制两种类型。

开环控制是指控制系统的输出不受反馈信号的影响，只依靠输入信号来控制输出。

这种控制方式简单，但对于外部干扰和内部变化不敏感，容易产生误差。

闭环控制是指控制系统的输出受到反馈信号的影响，通过与期望输出进行比较，调节输入信号来实现输出的稳定。

闭环控制可以根据反馈信号对输出进行修正，提高系统的稳定性和准确性。

三、PID控制器的原理PID控制器是一种常用的闭环控制器，它由比例控制器、积分控制器和微分控制器组成。

比例控制器根据误差的大小进行比例放大，积分控制器根据误差的累积进行积分放大，微分控制器根据误差的变化速度进行微分放大。

PID控制器通过调节比例、积分和微分参数的大小来实现对输出的精确控制。

四、控制系统的建模与仿真在机电控制工程中，控制系统的建模和仿真是一个重要的环节。

通过建立数学模型，可以对控制系统的性能进行预测和分析。

常用的建模方法有传递函数法和状态空间法。

传递函数法是将控制系统的输入和输出之间的关系表示为一个分子和一个分母组成的比例。

通过对分子和分母进行求解，可以得到系统的传递函数，进而分析系统的稳定性和动态响应。

状态空间法是将控制系统的状态表示为一组变量，并建立状态方程和输出方程来描述系统的动态行为。

通过求解状态方程和输出方程，可以得到系统的状态空间模型，进而进行仿真和分析。

五、机电控制系统的应用机电控制系统广泛应用于工业生产、交通运输、航空航天等领域。

信息文本单项选择题（共20道题，每题3分，共60分）题目1标记题目题干系统和输入已知，求输出并对动态特性进行研究，称为（）选择一项：A. 系统综合B. 系统辨识C. 系统分析D. 系统设计反馈答对了：恭喜您，答对了。

正确答案是：系统分析题目2标记题目题干若系统的开环传递函数为10/(s(5s+2))，则它的开环增益为（C）选择一项：A. 1B. 5C. 2D. 10反馈答对了：恭喜您，答对了。

正确答案是：5题目3标记题目题干二阶系统的传递函数G(s)=5/(s2+2s+5)，则该系统是（）选择一项：A. 过阻尼系统B. 零阻尼系统C. 欠阻尼系统D. 临界阻尼系统反馈答对了：恭喜您，答对了。

正确答案是：欠阻尼系统题目4标记题目题干系统的动态性能一般是以（）响应为基础来衡量的。

选择一项：A. 速度B. 阶跃C. 正弦D. 脉冲反馈答对了：恭喜您，答对了。

正确答案是：阶跃题目5标记题目题干若保持二阶系统的ζ不变，提高ωn，则可以（）。

选择一项：A. 增加调整时间B. 增大超调量C. 减少调节时间D. 减少超调量反馈答对了：恭喜您，答对了。

正确答案是：减少调节时间题目6标记题目题干设系统的特征方程为D(s)=s4+8s3+17s2+16s+5=0，则此系统（）。

选择一项：A. 临界稳定B. 不稳定C. 稳定性不确定反馈答对了：恭喜您，答对了。

正确答案是：稳定题目7标记题目题干某单位反馈系统的开环传递函数为：G(s)=k/(s(s+1)(s+5))，当k=（）时，闭环系统临界稳定。

选择一项：A. 30B. 40D. 10反馈答对了：恭喜您，答对了。

正确答案是：30题目8标记题目题干系统的特征方程为D(s)=3s4+10s3+5s2+s+2=0，则此系统中包含正实部特征的个数有（）。

选择一项：A. 3C. 2D. 1反馈答对了：恭喜您，答对了。

正确答案是：2题目9标记题目题干单位反馈系统开环传递函数为G(s)=4/(s2+6s+1)，当输入为单位阶跃时，则其位置误差为（）。

一、不定项选择题1. 控制系统的基本要求可归结为 D. 稳定性；准确性和快速性。

2. 反馈控制系统一般是指什么反馈？ B. 负反馈3. 以下控制系统按结构分类正确的是 A. 开环控制系统、闭环控制系统和复合控制系统？4. 以下不属于随动系统的是 D. 恒温控制系统。

5. 自动控制技术可以实现以下 A. 极大地提高劳动生产率B. 提高产品的质量C. 减轻人们的劳动强度，使人们从繁重的劳动中解放出来D. 原子能生产，深水作业以及火箭或导弹的制导。

6. 自动控制就是在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使A. 生产过程B.被控对象的某一物理量准确地按照给定的规律运行或变化。

7. 反馈结果有利于加强输入信号的作用时叫 C. 正反馈8. 系统输出全部或部分地返回到输入端，此类系统是 A. 反馈控制系统B.闭环控制系统9. 自动控制系统一般由 A. 控制装置和被控制对象组成。

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出现以下A. 单调过程B. 衰减振荡过程C. 持续振荡过程D.发散振荡过程11. 单位斜坡函数的拉氏变换结果是( D. )。

12. 以下属于一阶系统的阶跃响应特点的是 D. 没有超调量？13. 阶跃响应从终值的10％上升到终值的90％所需的时间叫 A. 上升时间14. 劳斯稳定判据能判断什么系统的稳定性？D. 线性定常系统15. 已知系统闭环传递函数为：则系统的ωn为 C. 216. 已知系统闭环传递函数为：则系统的超调σ％为 D.0.04317. 二阶系统的临界阻尼比是B. 118. 单位阶跃函数的拉普拉斯变换结果是( A. )19. 峰值超出终值的百分比叫 B. 超调量20. 已知系统闭环传递函数为：则系统的ts（5％）是C.2.1s21. 在欠阻尼的情况下，二阶系统的单位阶跃响应为 A. 振幅按指数规律衰减的简谐振荡22. 阶跃响应到达并保持在终值％误差带内所需的最短时间；有时也用终值的％误差带来定义叫D. 调节时间23. 阶跃响应第一次达到终值的50％所需的时间叫B. 延迟时间24. 以下为二阶系统阻尼比，其中一定不稳定的是D. ζ≤025. 某二阶系统的特征根为两个互不相等的实数，则该系统的单位阶跃响应曲线有什么特点？A. 单调上升26. 已知系统闭环传递函数为：则系统的阻尼比ξ为 B.0.70727. 阶跃响应越过稳态值达到第一个峰值所需的时间叫C. 峰值时间28. 时间t满足什么条件时（系统的时间常数为T），一阶系统的阶跃响应值与稳态值之间的当误差为5%～2%。

机电工程控制基础复习重点第一章1. 机械工程控制论的研究对象与任务。

P.2：系统、输入、输出之间的动态关系。

2. 反馈控制原理和反馈控制系统。

P.8：“测偏与纠偏”。

3. 控制系统的分类方法。

P.12：按控制系统有无反馈分（开环系统、闭环系统）；按输出变化规律分（恒值控制系统、程序控制系统、随动系统）。

4. 输入信号、输出信号、反馈信号、误差信号的概念。

P.5：5. 典型闭环控制系统的组成。

P.14：控制元件（拥有产生控制信号）、反馈元件（主要指置于主反馈通道中的元件）、比较元件（用来比较输入及反馈信号）、放大元件（把弱的信号放大以推动执行元件动作）执行元件（根据输入信号的要求直接对控制对象进行操作）、控制对象。

6. 控制论的中心思想P.15：通过信息的传递、处理与反馈来进行控制。

7. 开环和闭环控制系统的特点。

开环优点（结构简单，容易实现）；闭环优点（抗干扰能力强、精度高） 8. 对控制系统的基本要求稳定性、准确性、快速性（稳、准、快）第二章1. 数学模型的概念和种类。

P.26：是数学表达式，微分方程、差分方程、统计学方程、传递函数、频率特性式以及各种响应式等等。

2. 线性系统线性性质的两个重要条件。

P.10：叠加性、均匀性。

3. 线性定常系统的定义P.10：微分方程的系数是常数。

4. 列写微分方程的一般方法。

P.27：5. 机械系统中一些常见的非线性特性 P.11：传动间隙、死区、摩擦力。

6. 系统传递函数的定义与求法P.34：当输入和输出的初始条件为零时，输出量)(t x o 的拉氏变换与输入量)(t x i 拉氏变换之比即系统的传递函数。

传递函数的零点、极点和放大系数。

7. 传递函数的性质P.35：传递函数的分母是系统的特征多项式，代表系统的固有特性，分子代表输入与系统的关系。

传递函数表达了系统本身的动态性能而与输入量的大小及性质无关。

分子多项式阶次m 不高于分母多项式阶次n ，即n m 。

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。

《机械控制工程基础》课程教学大纲一、课程基本信息1．课程编号：MACH4008012．课程体系 / 类别：专业类/专业核心课3．学时 /学分：56学时/ 3学分4．先修课程：高等数学、积分变换、理论力学、电工电子技术、机械设计基础、大学计算机基础、高级程序设计5．适用专业：机械大类专业（包括机械工程、车辆工程、测控技术与仪器、能源与动力工程和工业工程）二、课程目标及学生应达到的能力《机械控制工程基础》是西安交通大学机械类专业的一门专业核心课程，主要授课内容是运用现代数学知识、自动控制理论和信息技术来分析、设计典型机电控制系统。

旨在培养学生运用科学方法和工具来解决机械工程基本问题的系统分析设计能力、综合创新能力。

本课程的主要任务是通过课堂教学、计算机仿真实训、实验教学等教学方式，使学生掌握实现机械系统自动控制的基本理论；学会典型机电系统的数学建模、运行性能分析和系统设计、校正与补偿等基本知识和基本技能；具有基本的机电控制系统分析设计能力，以及对复杂机械系统的控制问题进行分析、求解和论证的能力，并了解机械控制领域的新理论和新技术，支撑毕业要求中的相应指标点。

课程目标及能力要求具体如下：课程目标 1. 掌握机械控制系统的基本概念和组成原理，具备自动控制原理与系统的基础概念；掌握典型机电传动单元与系统的数学建模方法；掌握机电系统的时域和频域分析设计校正方法。

（毕业要求中的第 1）课程目标 2. 培养学生对机械控制工程中复杂问题的分析能力，能够对复杂机械控制系统进行分析、设计，并能够采用相关软件进行模拟仿真，能够构建实验控制系统进行分析研究，具有研究和解决机械控制工程问题的能力。

（毕业要求中的第 2 、4）课程目标 3. 初步了解机械系统常用的控制方法，以及现代控制和智能控制的原理，了解机械控制理论的现状与发展趋势。

培养学生运用机械控制工程领域新技术新方法对复杂机械工程中的系统控制问题进行理论分析、实验研究的能力。

北航《机电控制工程基础》在线作业一试卷总分：100 测试时间：--一、单选题（共20 道试题，共40 分。

）1. 当ω从0～+∞变化时，延迟环节频率特性极坐标图为（A）。

A. 圆B. 半圆C. 椭圆D. 双曲线满分：2 分2. 传递函数为G(s)=1/s的环节称为（B）环节。

A. 微分B. 积分C. 比例D. 惯性满分：2 分3. 描述线性离散系统运动状态通常用（C）。

A. 微分方程B. 传递函数C. 定常差分方程D. 信号流图满分：2 分4. 除受控对象之外自控系统中担负信号测量、变换、运算、放大、执行等功能的部分称为（C）。

A. 被控量B. 给定值C. 控制装置D. 扰动量满分：2 分5. 系统的开环传递函数为100/S2(0.1S+1)(5S+4)，则系统的型次为（A）。

A. Ⅱ型B. Ⅰ型C. 0型D. 系统不稳定满分：2 分6. 系统的特征方程为s4+50s3+200s2+400s+1000=0，则该系统（A）。

A. 稳定B. 临界稳定C. 不稳定D. 无法确定满分：2 分7. 单位反馈系统的开环传递函数为G(s)=5/(s2+6s+s)，当输入为单位阶跃时，其位置误差为（C）。

A. 2B. 0.2C. 0.5D. 0.05满分：2 分8. 对控制系统稳态精度无明确要求时，为提高系统的稳定性，最方便的是（A）。

A. 减小增益B. 超前校正C. 滞后校正D. 滞后-超前满分：2 分9. 正弦函数f(t)=sinωt，其拉氏变换F(s)=（D）。

A. ω/(s+ω)B. ω2/(s+ω)C. ω2/(s2+ω2)D. ω/(s2+ω2)满分：2 分10. 若已知某串联校正装置的传递函数为G(s)=(s+1)/(10s+1)，则它是（D）装置。

A. 反馈校正B. 相位超前校正C. 相位滞后-超前校正D. 相位滞后校正满分：2 分11. 就连续系统和离散系统的分析工具而言，以下说法正确的是（B）。