机械工程控制基础答案(第七版)

《机械工程控制基础》习题答案

（1）生活中常见开环控制系统与闭环控制系统综合性能分析：如汽车空调的温度控制与冷库温度控制综合性能分析。

答：开环系统是指系统的输出端与输入端之间不存在反馈，也就是控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响。其特点是结构简单，比较经济，但系统静特性差，控制精度不高，抗干扰能力差。

闭环控制系统是基于反馈原理建立的自动控制系统。所谓反馈原理，就是根据系统输出变化的信息来进行控制，即通过比较系统行为（输出）与期望行为之间的偏差，并消除偏差以获得预期的系统性能。其特点是结构复杂，但是控制精度高，动态性能好，抗干扰能力强。

同开环控制系统相比，闭环控制具有一系列优点。在反馈控制系统中，不管出于什么原因（外部扰动或系统内部变化），只要被控制量偏离规定值，就会产生相应的控制作用去消除偏差。因此，它具有抑制干扰的能力，对元件特性变化不敏感，并能改善系统的响应特性。但反馈回路的引入增加了系统的复杂性，而且增益选择不当时会引起系统的不稳定。为提高控制精度，在扰动变量可以测量时，也常同时采用按扰动的控制（即前馈控制）作为反馈控制的补充而构成复合控制系统。

生活中闭环和开环控制的例子很多，比如汽车空调的温度控制，低端用手动开环控制，这种控制精度不高，而好一点的都用自动闭环控制，闭环控制更加节省能源，精度高，增加用户的舒适度（通过调节温度风门实现）。又比如冷库温度控制 ，一般都是闭环PID，也比较容易实现，温度控制比较稳定 ，也就是制冷机组的控制，电加热器功率调节，如用开环控制则很明显温度调节不准，标定移植都不便。

（2）简单机械数学模型的建立，传递函数的推导：如建立脚踏自行车或电动自行车数学的模型。

答：工程中常用的数学模型有微分方程、传递函数、动态结构图和信号流图等。微分方程是指系统中输入量和输出量以及它们各阶导数关系的数学表达式，传递函数是指在零初始条件下，具有线性特征的系统输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换之比。

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400V

B.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)

第七章作业

1． 选材时应考虑哪些原则?

答：一、使用性能原则。即材料能保证零件正常工作所必须具备的性能，包括:力学性能、物理性能和化学性能。首要任务是正确地分析零件的工作条件和主要的失效形式，准确地判断零件所要求的主要力学性能指标；其次考虑特殊要求和使用环境。

二、工艺性能原则。即材料适应某种加工的能力，或加工成零部件的难易程度。工艺性能尽量好。

三、经济性原则。材料单价越低越好；零件的总成本越低越好；材料应该来源丰富并顾及我国资源状况。

总之，在首先保证材料满足使用性能的前提下，再考虑使材料的工艺性能尽可能良好和材料的经济性尽量合理。

2． 车床主轴箱传动齿轮，工作平稳要求表面硬度高并耐磨，工厂库存材料仅为20CrMnTi、45A、9SiCr、T12、T8，请选出合适的材料，同时给出合理的热处理工艺。

答：根据要求，该齿轮对耐磨性要求较高，而冲击韧性要求一般的齿轮，可选用调质钢。故可选用45A。预备热处理为正火，最终热处理为调质后表面高频淬火，再回火。

3． 请你给电工用的十—字螺丝刀选材(包括手柄)，并给出大致工艺路线。

答：螺丝刀由锥杆和锥柄两部分组成。

锥杆在工作拧动螺丝时，承受一定的扭矩与轴向弯曲应力，改锥的头部直接与螺丝接触，要承受相当大的摩擦，工作应力也较大。通常，锥杆头部的损坏形式是头部卷刃、磨损或崩刃，杆部往往会发生过大的弹性或塑性扭转或弯曲变形。因此，锥杆应有较大的弹性模量(直接决定其刚度)、较高的屈服强度，头部应有较高的硬度。此外还应有足够的韧性，以免工作中断裂。选用高碳钢材料，头部进行局部的淬火、回火处理，以满足硬度与耐磨性的要求，而杆身为正火状态，具有足够的韧性和强度，以防止变形与断裂。

锥柄的直径往往比锥杆的直径大得多，因此它的弹性模量和强度要求较低。对锥柄的要求主要是重量轻，有良好的绝缘性能，外观漂亮，而且能很方便而牢固地与锥杆装配在一起，手感好，并与手之间有较大的摩擦。从这些要求看工程塑料是较为理想的材料，如有机玻璃(PMMA)等。当然选用一种天然复合材料木材也是可以的，但其使用性能不如高分子材料，而且与锥杆不能可靠的连接在一起，绝缘性能也不太理想。此外，有机玻璃的价格也不太贵，不会增加太多成本。 4． 某越野车变速齿轮，冲击大速度高且平繁换向，现有以下几种可供选用的材料：20CrMnTi、45A、9SiCr、T12、T8，请选出合适的材料，同时给出合理的热处理工艺。

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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。 未知驱动探索，专注成就专业

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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未知驱动探索，专注成就专业

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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。