机械控制工程基础(chp6)

机械工程控制基础模拟卷一、选择题1. 控制工程主要研究并解决的问题之一是（D ）A、系统已定，输入不确定，求系统的输出B、系统已定，输入已知，求系统的输出（响应)C、系统已定,规定系统的输入D、系统不定,输入已知，求系统的输出(响应）2。

已知机械系统的传递函数为则系统的阻尼比、增益和放大系数是（B）。

A。

0。

25， 1， 1 B. 0。

5,4,1 C。

0.25,4,4 D。

0.5,1，43.弹簧—质量—阻尼系统的传递函数为1/(ms2+cs+k），则系统的无阻固有频率ωn 为（A ）A B C D4.对于定常控制系统来说（A )A、表达系统的微分方程各项系数不随时间改变B、微分方程的各阶微分项的幂为1C、不能用微分方程表示D、系统总是稳定的5.微分环节反映了输入的变化趋势，可以应用于（ A )。

A.增加系统阻尼B.减小系统阻尼C.减弱噪声的作用D.减小稳态误差6.系统方块图如图所示，其开环传递函数G k(S）是（A）A5S/（3S+1） B （3S+1）/5SC 1/［5S（3S+1）]D 5/［S(3S+1）]7。

系统的输出误差为e（t），其稳态误差为：（ A ）A BC D8。

比例环节的对数幅频特性曲线是一条（A）。

A。

水平线 B.垂直线C。

斜率为-20db/dec的直线D。

斜率为—10db/dec的直线9。

所谓校正(又称补偿)是指（B ）A、加入PID校正器B、在系统中增加新的环节或改变某些参数C、使系统稳定D、使用劳斯判据10。

PI校正属于下面哪种校正方法：（B )A相位超前校正 B 相位滞后校正C相位滞后超前校正D无法确定二、填空题1。

设计控制系统基于以下几个要求：稳定性、精准性和快速性。

2。

传递函数可定义为:在外界输入作用前，输入、输出的初始条件为零时，线性定常系统的输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。

3. 当阻尼比ξ大于0小于1时，系统称为欠阴尼系统，当阻尼比ξ=0时，系统称为无阻尼系统，当阻尼比ξ=1时, 系统称为临介阻尼系统，当阻尼比ξ大于1时系统称为过阻尼系统。

系统稳态精度都得到改善，往往在提高系统的稳定性的同时， 降低了系统响应的准确性，或者相反。因此，一般不采用单 纯的增益调整。 2、有源校正：一般由运算放大器和电阻、电容组成的反馈网 络联结而成。常称为调节器。
如：P调节器、PD调节器、PI调节器、PID调节器。广 泛应用于工程控制系统，系统控制精度高。
系统误差
系统误差
讨论：a) kp、kv、ka反映系统减少或消除εss的能力； b)应根据系统承受输入情况选择系统的型号；
c)k值的重要作用：k 利于系统稳定性。
大有利于减少εss，但k太大不
例：如图，求系统在单位阶跃、单位恒速、单位恒加速下的 稳态误差。
பைடு நூலகம்
二、频域性能指标
1、谐振频率ωr： r n 1 2 2 (0 0.707)
Chp.6 系统的性能指标与校正
基本要求
(1) 了解系统时域性能指标、频域性能指标和综合性能指标的 概念； 了解频域性能指标和时域性能指标的关系。
(2) 了解系统校正的基本概念。 (3) 掌握增益校正的特点； 熟练掌握相位超前校正装置、相位
滞后校正装置和相位滞后— 超前校正装置的模型、频率特性 及有关量的概念、求法及意义；掌握各种校正装置的频率特 性设计方法； 熟练掌握各种校正的特点。 (4) 掌握PID 校正的基本规律及各种调节器的特点；掌握PID 调节器的工程设计方法。 (5) 掌握反馈校正、顺馈校正的定义、基本形式、作用和特点。

系统性能指标
6、稳态指标： (1)误差：e1(t)=xor(t)-x0(t) E1(s)=Xor(s)-X0(s) (2)偏差：ε(t)=xi(t)-h(t)x0(t) E(s)=Xi(s)-H(s)X0(s) (3)误差和偏差的关系： 控制系统应力图使x0(t) →xor(t)，当X0(s)= Xor(s)时， 存在E(s)= H(s) E1(s)

• 根据偏差的大小和
方向调节进水阀门的 开度，即当实际水位 高于要求值时，关小 进水阀门开度，否则 加大阀门开度以改变 进水量，从而改变水 箱水位，使之与要求 值保持一致。
图1p-p1t课件水箱水位的人工控制系统原理图11
实例一 水箱水位
2、自动控制：
当实际水位低于要求水位时，电位器输出电压值为正，且 其大小反映了实际水位与水位要求值的差值，放大器输出信号 将有正的变化，电动机带动减速器使阀门开度增加，直到实际 水位重新与水位要求值相等时为止。
✓ 将开环控制与闭环控制适当地结合在一起，通常比较经济， 并且能够获得满意的综合性能。
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2、按系统性能来分
线性系统是指组成系统的元器件的静态特性为直线，能用 线性常微分方程描述其输出与输入关系的系统。线性系统的主 要特点是具有叠加性和齐次性。
本课程研究线性定常系统（或称为线性时不变系统、自治系 统），简单涉及非线性系统。
程序控制系统。特点：系统输 入量按预定程序变化。
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4、按系统内部传输信号的性质来分
连续系统，各部分的输入和输出信号都是连续变化的模拟量， 可用微分方程来描述各部分输入-输出关系的系统。
离散系统，某一处或多处的信号以脉冲序列或数码形式传递 的系统。 离散系统也有线性离散系统和非线性离散系统、定常 离散系统和时变离散系统之分。
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引言
一、自动控制技术应用于军事、航天领域 火炮、雷达、跟踪系统； 人造卫星； 宇宙飞船。
二、自动控制技术应用于工业生产过程 轧钢过程； 工业窑炉；石油化工； 水泥建材；玻璃、造
纸等 三、自动控制技术应用于现代农业生产
自动灌溉；农产品质量检测等。 四、自动控制技术应用于其他领域

五、控制系统的分类
对控制系统，可从不同的角度分类 1.按反馈情况 开环控制系统：系统没有反馈回路，输出对系统无控制作用。
如：步进驱动的数控机床、普通洗衣机、家用电烤箱、微波炉、 普通电风扇
1.按反馈情况
闭环控制系统： 有反馈回路，输出对系统有控制作用。
如：前例中的离心调速系统
伺服驱动的数控机床 恒温箱(冰箱、空调) 人骑自行车
数控机床全自动洗衣机等开环开环或闭环或闭环系统系统按输出量的变化规律分按输出量的变化规律分连续控制系统连续控制系统离散控制系统离散控制系统线性控制系统线性控制系统非线性控制系统非线性控制系统定常系统定常系统时变系统时变系统位移控制系统位移控制系统温度控制系统温度控制系统速度控制系统速度控制系统按信号类型分按信号类型分按线性性质分按线性性质分按时变情况分按时变情况分按被控量分按被控量分系统的稳定性系统的稳定性系统正常工作的系统正常工作的首要条件首要条件六对控制系统的基本要求六对控制系统的基本要求系统的稳定性系统的稳定性系统恢复平衡状态的能力系统恢复平衡状态的能力稳定性好则稳定性好则系统恢复平衡状态的能力系统恢复平衡状态的能力强强响应响应的快速性的快速性快速性好则消除偏差快或调整时间短
切削运动
刀具刀架系统 力
r
切削
例3.
反馈的实质： 信息的传递与交互
外反馈(反馈控制)：附加反馈控制装置引起信息交互作用。
内反馈：
负反馈：输出(被控量)偏离设定值(目标值)时，反馈作用使 输出偏离程度减小，并力图达到设定值。
如：离心调速系统 检测偏差 液面控制 实施控制 动物捕食 纠正偏差 火炮自动瞄准 反馈的作用：消除偏离 学习和工作中的负反馈 。。。。 正反馈： 输出偏离初始值（或稳定值）时，反馈作用使输 出偏离程度加剧 如：三极管 倒立摆 反馈的作用：加剧偏离 疾病、火药爆炸、热核反应 学习和工作中的正反馈 。。。。