武汉理工大学机电工程学院复试控制工程总结
简答题
1.对自动控制系统性能指标的主要要求是什么？而M P、N反映了系统的什么，T S反映了系统的什么，e ss又反映了系统的什么；
2.试说明串联校正的优点与不足。
3.试分析PI D调节器性能。
4.在位置随动系统中，采用转速负反馈校正，对系统的动态性能有何影响?
5.叙述系统开环增益K的大小、积分环节个数v的多少与系统稳定性和稳态性能的关系；
6.系统稳定的充要条件是什么？（从系统特征根的分布来分析）
7.简述奈氏稳定判据内容；
8.叙述系统开环对数幅频特性L（3 ）低频段渐近线斜率大小，L（3 ）在3=1处的高度对系统稳态精度的影响。
9.对PWI控制的大功率晶体管直流调压电路，采用调制频率为400Hz 的方波较50Hz方波供电的优点是什么？
10.试述“传递函数”、“频率特性”的定义；
11.经典控制理论的数学模型有几种形式？时域中数学模型的通式
是什么。
12.试分析比较串联校正与反馈校正的优点与不足。
13.试分析积分环节、惯性环节、微分环节对系统稳定性的影响，并
说出理由。
14.开环系统与闭环系统的最本质区别及其优缺点比较。
15.从能量转换方面讨论惯性环节与振荡环节的阶跃响应特点
16.试说明增设比例加积分调节器后，对闭环控制系统的动、静态性能的影响。
17.最小相位系统和非最小相位系统。
18.说明开环控制系统和闭环控制系统的优缺点。
19.奈奎斯特稳定性判据是什么。
20.为什么稳定的调速系统的前向通道中含有积分环节能实现无静差控制。
21.什么叫系统校正。
22.为什么在位置随动系统中，转速负反馈会得到普遍的应用？
23.时域分析中常用的性能指标有哪些？
24.幅频特性和相频特性。
25.频域分析中如何来表征系统的稳定程度。
26.经典控制理论的数学模型有几种形式？写出时域中数学模型的通式。
27.在经典控制理论中，系统的数学模型有几种形式。
28.有源校正网路和无源校正网路有什么不同特点，在实现校正规律时
其作用是否相同？
29.试举出能够实现超前和迟后校正的元件，并从原理上说明这些元件
所起的作用。
30.一阶无差系统加入加速度信号时能否工作，为什么？在什么情况下
能工作。
31.为什么一阶无差系统加入速度反馈校正后能够改善系统的动态特性，用物理概念来解释。
32.二阶无差系统加入微分反馈后对系统的无差度和时间常数有什么影
响？
33.有差系统加入微分反馈后对系统的无差度、时间常数和开环放大倍数有什么影响？
34.有哪些元件可作为速度反馈用，试举例说明。
35.要实现比例加微分校正作用，应采用什么样的反馈校正元件，其传递函数如何？
36.比例加积分控制规律，能否有反馈校正来实现？
武汉理工大学《控制工程基础》考研模拟试题三套含参考答案
2015年武汉理工大学《控制工程基础》模拟题1 1、 选择填空（30分，每小题2分） （下列各题均给出数个答案，但只有一个是正确的，请将正确答案的序号写在空白 处） 1.1在下列典型环节中，属于振荡环节的是 。 (A) 101.010)(2++= s s s G (B) 1 01.01)(2 ++=s s s G (C) 101 )(+=s s G 1.2系统的传递函数定义为在零初始条件下输出量的Laplace 变换与输入量的Laplace 变换之比，其表达式 。 （A ）与输入量和输出量二者有关 （B ）不仅与输入量和输出量二者有关，还与系统的结构和参数有关 （C ）只与系统的结构和参数有关，与输入量和输出量二者无关 1.3系统峰值时间p t 满足 。 （A ） 0)(=p p o dt t dx （B ）)()(∞=o p o x t x （C ）)()()(∞??≤∞-o o p o x x t x 其中，)(t x o 为系统的单位阶跃响应。 1.4开环传递函数为G (s )的单位反馈系统的静态速度误差系数的计算式为 。 (A) )(lim 0 s G K s v →= (B) )(lim 2 s G s K s v →= (C) )(lim 0 s sG K s v →= 1.5最大百分比超调量(%)p M 的定义式为 。 （A ）)()(max (%)∞-=o o p x t x M (B) %100) () ()(max (%)∞∞-= o o o p x x t x M （C ）) () (max (%)t x t x M i o p = 其中，)(t x i 为系统的输入量，)(t x o 为系统的单位阶跃响应，)(max t x o 为)(t x o 的最大值。 1.6给同一系统分别输入)sin()(11t R t x i ω=和)sin()(2t R t x r i ω=这两种信号（其中， r ω是系统的谐振频率，1ω是系统正常工作频率范围内的任一频率），设它们对应的稳态输出分别为)sin()(1111?ω+=t C t x o 和)sin()(222?ω+=t C t x r o ，则 成立。 （A ）21C C > （B ）12C C > （C ）21C C = 1.7 若一单位反馈系统的开环传递函数为) ()(1220 a s a s a s G += , 则由系统稳定的必 要条件可知， 。 （A ）系统稳定的充分必要条件是常数210,,a a a 均大于0
控制工程基础期末考试题
一、填空题 1．控制系统正常工作的首要条件是__稳定性_。 2．脉冲响应函数是t e t g 532)(--=，系统的传递函数为___2s ?3S+5____ 。 3．响应曲线达到过调量的____最大值____所需的时间，称为峰值时间t p 。 4．对于一阶系统的阶跃响应，其主要动态性能指标是___T _____，T 越大，快速性越___差____。 5．惯性环节的奈氏图是一个什么形状______半圆弧 。 二、选择题 1．热处理加热炉的炉温控制系统属于：A A.恒值控制系统 B.程序控制系统 C.随动控制系统 D.以上都不是 2．适合应用传递函数描述的系统是（ C ）。 A 、单输入，单输出的定常系统； B 、单输入，单输出的线性时变系统； C 、单输入，单输出的线性定常系统； D 、非线性系统。 3．脉冲响应函数是t e t g 532)(--=，系统的传递函数为： A A.)5(32+-s s B.) 5(32-+s s C.)5(32+- s D. )5(32++s s 4．实轴上两个开环极点之间如果存在根轨迹，那么必然存在( C ) A ．闭环零点 B ．开环零点 C ．分离点 D ．虚根 5. 在高阶系统中，动态响应起主导作用的闭环极点为主导极点，与其它非主导极点相比，主导极点与虚轴的距离比起非主导极点距离虚轴的距离（实部长度） 要（ A ） A 、小 B 、大 C 、相等 D 、不确定 6．一阶系统的动态性能指标主要是（ C ） A. 调节时间 B. 超调量 C. 上升时间 D. 峰值时间 7 . 控制系统的型别按系统开环传递函数中的（ B ）个数对系统进行分类。
武汉理工船舶设计原理课程设计20000T近海散货船设计
20000T近海散货船设计 设计任务书 本船为钢质、单甲板、艉机型国内航行海上散货船。常年航行于沿海航线，属近海航区；主要用于干散货运输。本船设计载重量20000t，积载因素经调研确定。按“CCS”有关规范入级、设计和建造。并满足中华人民共和国海事局有关国内航行海船的相关要求。满载试航速度不低于11 kn，续航力5000 n mile。 第一部分主尺度的确定 主要内容： 1.根据有关经验公式及图表资料初步确定船舶主尺度 2.通过重力与浮力平衡来调整船舶主尺度 3.主要性能的估算 4.货舱舱容的初步校核 1.初步确定船舶主尺度 船舶主尺度主要是指船长L（一般是指垂线间长L pp)、型宽B、型深D和设计吃水d，通常把方形系数及主尺度比参数也归为主尺度范围。 1.1 船长L 由统计公式（5.3.2）散货船（10000t
1.5基本干舷的校核 保证船舶具有足够的干舷一方面可以保证有一定的浮力，另一方面可以减少甲板上浪。如果干舷太小，航行中甲板容易上浪，从而造成的后果是船舶的重量增加，重心升高，初稳性降低，并可能冲坏甲板上的某些设备，也影响船员作业和人身安全。干舷的大小直接关系到船的储备浮力，如果甲板上浪来不及排掉，或者船体开口的封闭设施被破坏而导致海水灌入船体，此时如储备浮力不足，就容易下沉，所以发生沉没或倾覆，所以保证船舶具有足够的干舷很重要。 国际规定船舶都必须满足所规定的最小干舷。这里只进行基本干舷的计算，因为这是初步校核干舷是否满足，而且对基本干舷的修正值一般相对基本干舷都很小。 查表2.2.4 该船基本干舷是2.396m<3.1m(12-8.9),（这里也没计入甲板厚度），初步校核满足干舷的要求。 1.6排水量的初步估算 △=kpC B LBd=1.003×1.025×0.803×154×22.5×8.9=25458t 1.7空船重量L W的估算 空船重量通常将其分为船体钢料重量W H、舾装重量W o和机电设备重量W M 三大部分，即 LW= W H + W o +W M （1）W H的估算 散货船W H的统计公式（3.2.11）和（3.2.8） W H =3.90KL2 B（C B +0.7)×10-4 +1200 K=10.75-[(300-L)/100]3/2 W H =4010t （2）W o的估算 由统计公式（3.2.23）及图表3.2.5 W o=K B L查图3.2.5K=2.3得 W o=797t （3）机电设备重量的估算W M 根据统计，机电设备重量可以近似地按主机功率的平方根（P D0.5）的关系进行换算。对于主机为柴油机的机电设备重量W M可用下式初估 W M=C M（P D/0.735）0.5 主机功率可以用海军系数发估算。海军系数 C=△2/3v3/P 根据母型船可以算得海军系数C，从而可以估算出主机功率。 型船资料-海船系数如表
控制工程基础2006年期末试题
清华大学本科生考试试题专用纸 考试课程 控制工程基础 （卷） 年 月 日 . 设有一个系统如图所示，, , ()，当系统受到输入信号t t x i sin 5)(= 的作用时，试求系统的稳态输出)(t x o 。(分 ) i x o x K K D 图 . 设一单位反馈系统的开环传递函数为 ) 11.0(100 )(+= s s s G 现有三种串联校正装置，均为最小相位的，它们的对数幅频特性渐近线如图所示。 若要使系统的稳态误差不变，而减小超调量，加快系统的动态响应速度，应选取哪种校正装置？系统的相角裕量约增加多少？(分) ) L (w ) (d B ) () ) L (w ) (d B ) ) L (w ) (d B ) () ()
图 . 对任意二阶环节进行校正，如图，如果使用控制器， , 均为实数，是否可以实现闭环极点的任意配置？试证明之。(分) 图 . 一个未知传递函数的被控系统，先未经校正，构成单位反馈闭环。经过测试，得知闭环系统的单位阶跃响应如图所示。 问：() 系统的开环低频增益是多少？(分) () 如果用主导极点的概念用低阶系统近似该系统，试写出其近似闭环传递函数；(分) （）如果采用形式的串联校正()I c 1 K G s s =+，在什么范围内时，对原开环系统 相位裕量的改变约在 5.7~0-??之间？(分) 17/8 图 ．已知计算机控制系统如图所示，采用数字比例控制()D z K =，其中>。设采样周期 (i X s ) z 图 （）试求系统的闭环脉冲传递函数() ()() o c i X z G z X z =； (分) （）试判断系统稳定的值范围； (分) （）当系统干扰()1()n t t =时，试求系统由干扰引起的稳态误差。 (分)
武汉理工大学物流学院复试资料控制工程2习题解答
二 题目：已知()t t f 5.0=，则其()[]=t f L 【 】 A. 2 5.0s s + B. 2 5.0s C. 2 21s D. s 21 分析与提示：由拉氏变换的定义计算，可得()[]2 1 5 .0s t f L = 答案：C 题目：函数f (t )的拉氏变换L[f(t)]= 。 分析与提示：拉氏变换定义式。 答案：dt e t f st ? ∞ -0 )( 题目：函数()at e t f -=的拉氏变换L[f(t)]= 。 分析与提示：拉氏变换定义式可得，且f(t)为基本函数。 答案：a s +1 题目：若t e t t f 22 )(-=，则( )=)]([t f L 【 】 A. 22+s B. 3 )2(2 +s C.2 2-s D. 3 ) 2(2 -s 分析与提示：拉氏变换定义式可得，即常用函数的拉氏变换对，3 )2(2 )]([+=s t f L 答案：B 题目：拉氏变换存在条件是，原函数f(t)必须满足 条件。 分析与提示：拉氏变换存在条件是，原函数f(t)必须满足狄里赫利条件。 答案：狄里赫利 题目：已知()15.0+=t t f ，则其()[]=t f L 【 】 A. 2 5.0s s + B. 2 5.0s
C. s s 1212+ D. s 21 分析与提示：由拉氏变换的定义计算，这是两个基本信号的和，由拉氏变换的线性性质，其拉氏变换为两个信号拉氏变换的和。()[]s s t f L 1 15 .02 += 答案：C 题目：若()s s s s F ++= 21 4，则()t f t ∞→lim )=( )。 【 】 A. 1 B. 4 C. ∞ D. 0 分析与提示：根据拉氏变换的终值定理)(lim )(lim )(0 s sF t f f s t →∞ →==∞。即有 41 4lim )(lim 20 =++=→∞ →s s s s t f s t 答案：B 题目：函数()t e t f at ωcos -=的拉氏变换L[f(t)]= 。 分析与提示：基本函数t ωcos 的拉氏变换为 2 2ω+s s ，由拉氏变换的平移性质可知 ()[]() 2 2 ω +++= a s a s t f L 。 答案：()2 2ω +++a s a s 题目：若()a s s F += 1 ，则()0f )=（）。 分析与提示：根据拉氏变换的初值定理)(lim )(lim )0(0 s sF t f f s t ∞ →→==。即有 111lim 1 lim )(lim )0(0 =+ =+==→→→s a a s s t f f s s t 答案：1 题目：函数()t t f =的拉氏变换L[f(t)]= 。 分析与提示：此为基本函数，拉氏变换为 2 1s 。
《控制工程基础》期末复习题及答案_81251553585744438
《控制工程基础》期末复习题 一、选择题 1、采用负反馈形式连接后，则 ( ) A 、一定能使闭环系统稳定； B 、系统动态性能一定会提高； C 、一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除； D 、需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能。 2、下列哪种措施对提高系统的稳定性没有效果 ( )。 A 、增加开环极点； B 、在积分环节外加单位负反馈； C 、增加开环零点； D 、引入串联超前校正装置。 3、系统特征方程为 0632)(23=+++=s s s s D ，则系统 ( ) A 、稳定； B 、单位阶跃响应曲线为单调指数上升； C 、临界稳定； D 、右半平面闭环极点数2=Z 。 4、系统在2)(t t r =作用下的稳态误差∞=ss e ，说明 ( ) A 、 型别2 8、若某最小相位系统的相角裕度0γ>，则下列说法正确的是 ( )。 A 、不稳定； B 、只有当幅值裕度1g k >时才稳定； C 、稳定； D 、不能判用相角裕度判断系统的稳定性。 9、若某串联校正装置的传递函数为1011001 s s ++，则该校正装置属于( )。 A 、超前校正 B 、滞后校正 C 、滞后-超前校正 D 、不能判断 10、下列串联校正装置的传递函数中，能在1c ω=处提供最大相位超前角的是： A 、 1011s s ++ B 、1010.11s s ++ C 、210.51s s ++ D 、0.11101 s s ++ 11、关于传递函数，错误的说法是 ( ) 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。 12、下列哪种措施对改善系统的精度没有效果 ( )。 A 、增加积分环节 B 、提高系统的开环增益K C 、增加微分环节 D 、引入扰动补偿 13、高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统的 ( ) 。 A 、准确度越高 B 、准确度越低 C 、响应速度越快 D 、响应速度越慢 14、已知系统的开环传递函数为50(21)(5) s s ++，则该系统的开环增益为 ( )。 A 、 50 B 、25 C 、10 D 、5 15、若某系统的根轨迹有两个起点位于原点，则说明该系统( ) 。 A 、含两个理想微分环节 B 、含两个积分环节 C 、位置误差系数为0 D 、速度误差系数为0 16、开环频域性能指标中的相角裕度γ对应时域性能指标( ) 。 A 、超调%σ B 、稳态误差ss e C 、调整时间s t D 、峰值时间p t 17、已知某些系统的开环传递函数如下，属于最小相位系统的是( ) A 、 (2)(1)K s s s -+ B 、(1)(5K s s s +-+） C 、2(1)K s s s +－ D 、(1)(2) K s s s -- 18、若系统增加合适的开环零点，则下列说法不正确的是 ( )。 2019年上海交通大学船舶与海洋工程考研良心经验 我本科是武汉理工大学的，学的也是船舶与海洋工程，成绩属于中等偏上吧，也拿过两次校三等奖学金，六级第二次才考过。 由于种种原因，我到了8月份才终于下定决心考交大船海并开始准备，只有4个多月，时间比较紧迫。但只要你下定决心，什么时候开始都不算晚，也不要因为复习得不好，开始的晚了就降低学校的要求，放弃了自己的名校梦。每个人情况不一样，自己好好做决定，即使暂时难以决定，也要早点开始复习。决定是在可以在学习过程中做的，学习计划也是可以根据自己的情况更改的。所以即使不知道考哪，每天学习多久，怎样安排学习计划，那也要先开始，这样你才能更清楚学习的难度和量。万事开头难，千万不要拖。由于准备的晚怕靠个人来不及，于是在朋友推荐下我报了新祥旭专业课的一对一，个人觉得一对一比班课好，新祥旭刚好之专门做一对一比较专业，所以果断选择了新祥旭，如果有同学需要可以加卫：chentaoge123 上交船海考研学硕和专硕的科目是一样的，英语一、数学一、政治、船舶与海洋工程专业基础（801）。英语主要是背单词和刷真题，我复习的时间不多，背单词太花时间，就慢慢放弃了，就只是刷真题，真题中出现的陌生单词，都抄到笔记本上背，作文要背一下，准备一下套路，最好自己准备。英语考时感觉着超级简单，但只考了65分，还是很郁闷的。数学是重中之重，我八月份开时复习，直接上手复习全书，我觉得没有必要看课本，毕竟太基础，而且和考研重点不一样，看了课本或许也觉得很难，但是和考研不沾边。计划的是两个月复习一遍，开始刷题，然后一边复习其他的，可是计划跟不上变化，数学基础稍差，复习的较慢，我又不想为了赶进度而应付，某些地方掌握多少自己心里有数，若是只掌握个大概，也不利于后面的学习。所以自打复习开始，我就没放下过数学，期间也听一些网课，高数听张宇、武忠祥的，线代肯定是李永乐，概率论听王式安，课可以听，但最主要还是自己做题，我只听了一些强化班，感觉自己复习不好的地方听了一下。我真题到了11月中旬才开始做，实在是太晚，我8月开始复习时网上就有人说真题刷两遍了，能不慌吗，但再慌也要淡定，不要因此为了赶进度而自欺欺人，做什么事外界的声音是一回事，自己的节奏要自己把握好，不然 一. 填空题(每小题2.5分，共25分) 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 开环系统 和 闭环系统 。 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 等。 4． 误差响应 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。 5． 一阶系统 1 1 Ts 的单位阶跃响应的表达是 。 6． 有系统的性能指标按照其类型分为时域性能指标和 频域性能指标 。 7． 频率响应是线性定常系统对 谐波 输入的稳态响应。 8． 稳态误差不仅取决于系统自身的结构参数，而且与 的类型有关。 9． 脉冲信号可以用来反映系统的 。 10. 阶跃信号的拉氏变换是 。 二． 图1为利用加热器控制炉温的反馈系统（10分） 电压放大 功率放大 可逆电机 + -自偶调压器~220V U f +给定毫 伏信号 + -电炉热电偶加热器 U e U g 炉温控制系统 减速器 - 图1 炉温控制结构图 试求系统的输出量、输入量、被控对象和系统各部分的组成，且画出原理方框图，说明其工作原理。 三、如图2为电路。求输入电压i u 与输出电压0u 之间的微分方程， 并求该电路的传递函数（10分） 图2 R u 0 u i L C u 0 u i C u 0 u i R (a) (b) (c) 四、求拉氏变换与反变换(10分) 1．求[0.5]t te -（5分） 2．求1 3 [] (1)(2) s s s - ++ （5分） 五、化简图3所示的框图，并求出闭环传递函数（10分） 习题解答: 4-1负反馈系统的开环传递函数 G s F s K G s s 1 s 2 ，试绘制闭环系统的根轨迹。 解：根轨迹有3个分支，分别起始于0，-1， -2,终止于无穷远。 a a 180 , 60。 实轴上的根轨迹是（-a, -2］及［-1,0］。 d(s 3 第 2s) 0 ds 可得，$ 0.422, S 2 1.578 ； s 1 0.422是分离 点。 根轨迹见图4-28。 4-2系统的开环传递函数为 S 1 1 j - 3在根轨 迹上，并求出相应的根轨迹增益 K G 和开环增益 解：若点&在根轨迹上，则点 示。 s 1应满足相角条件 G(s)H (s) (2k 1) ，如图4-29所 图 4-29 3 6 1 3 1 1 1 1 3 K 8 2 2 6 3 z 2 4 j4 0 (2) P 2 j1 1 (3) P 1 6 5 4 0 1 (4) z P 解 4 T ■o f 宴轴 实轴 5 2 1 p 2,3 (1 ) Z 1,2 K G K G P 0 I J 3 2 (1 j 3 4) (1 j .3 2) (1 b.3 1) 一 0 2 趕 0 --0.2 0 2 所以，K G 12 对于S 1 1 j . 3 ，由相角条件 4-3已知开环零点 z ，极点p ，试概略画出相应的闭环根轨迹图。 图 4-30（ 1） 图 4-30（ 2） 图 4-30（ 3） G(s)H(s) 满足相角条件，因此 s 1 1 j .3在根轨迹上。将?代入幅值条件: G(s)H(s) -0 4 A2 .10 -8 -6 -J *2 0 图 4-30（ 4） -1.U 第一章 船体形状 三个基准面（1）中线面（xoz 面）横剖线图（2）中站面（yoz 面）总剖线图（3） 基平面 （xoy 面）半宽水线图 型线图：用来描述（绘）船体外表面的几何形状。 船体主尺度 船长 L 、船宽（型宽）B 、吃水d 、吃水差t 、 t = dF – dA 、首吃水dF 、尾吃水dA 、平均吃水dM 、dM = （dF + dA ）/ 2 } 、型深 D 、干舷 F 、（F = D – d ） 主尺度比 L / B 、B / d 、D / d 、B / D 、L / D 船体的三个主要剖面：设计水线面、中纵剖面、中横剖面 1.水线面系数Cw ：船舶的水线面积Aw 与船长L,型宽B 的乘积之比。 2.中横剖面系数Cm ：船舶的中横剖面积Am 与型宽B 、吃水d 二者的乘积之比值。 3.方型系数Cb ：船舶的排水体积V,与船长L,型宽B 、吃水d 三者的乘积之比值。 4. 棱形系数（纵向）Cp ：船舶排水体积V 与中横剖面积Am 、船长L 两者的乘积之比值。 5. 垂向棱形系数 Cvp ：船舶排水体积V 与水线面积Aw 、吃水d 两者的乘积之比值。 船型系数的变化区域为：∈（ 0 ，1 ] 第二章 船体计算的近似积分法 梯形法则约束条件（限制条件）：（1） 等间距 辛氏一法则通项公式 约束条件（限制条件）：（1）等间距 （2）等份数为偶数 (纵坐标数为奇数 )2m+1 辛氏二法则 约束条件（限制条件）（1）等间距 （2）等份数为3 3m+1 梯形法：（1）公式简明、直观、易记 ；（2）分割份数较少时和曲率变化较大时误差偏大。 辛氏法：（1）公式较复杂、计算过程多； （2）分割份数较少时和曲率变化较大时误差相对较小。 第三章 浮性 船舶（浮体）的漂浮状态：（1 ）正浮（2）横倾（3）纵倾（4）纵横倾 排水量：指船舶在水中所排开的同体积水的重量。 平行沉浮条件：少量装卸货物P ≤ 10 ℅D 每厘米吃水吨数： TPC = 0.01×ρ×Aw {指使船舶吃水垂向（水平）改变1厘米应在船上施加的力（或重量） }{或指使船舶吃水垂向（水平）改变1厘米时，所引起的排水量的改变量 } （1）船型系数曲线 （2）浮性曲线 （3）稳性曲线 （4）邦金曲线 静水力曲线图:表示船舶正浮状态时的浮性要素、初稳性要素和船型系数等与吃水的关系曲线的总称，它是由船舶设计部门绘制，供驾驶员使用的一种重要的船舶资料。 第四章 稳性 稳性：是指船受外力作用离开平衡位置而倾斜，当外力消失后，船能回复到原平衡位置的能力。 稳心：船舶正浮时浮力作用线与微倾后浮力作用线的交点。 稳性的分类：（1）初稳性；（2）大倾角稳性；（3）横稳性；（4）纵稳性；（5）静稳性；（6）动稳性；（7）完整稳性；（8）非完整稳性（破舱稳性） 判断浮体的平衡状态：（1）根据倾斜力矩与稳性力矩的方向来判断；（2）根据重心与稳心的 相对位置来判断 浮态、稳性、初稳心高度、倾角 B L A C w w ?=d B A C m m ?=d V C ??=B L b L A V C m p ?=d A V C w vp ?=b b p vp m w C C C C C C ==， 002n n i i y y A l y =+??=-????∑[]012142...43n n l A y y y y y -=+++++[]0123213332...338n n n l A y y y y y y y --=++++++P D ?= P f P f x = x y = y = 0 ()P P d= cm TPC q ?= m g b g b g GM = z z = z BM z = z r z -+-+- 机械控制工程基础总结 机械工程控制论的基本含义 机械控制工程是研究控制论在机械工程中应用的科学。它是一门跨控制论和机械工程的边缘学科。随着工业生产和科学技术的不断向前发展，机械工程控制论这门新兴学科越来越为人们所重视。原因是它不仅能满足今天自动化技术高度发展的需要，同时也与信息科学和系统科学紧密相关，更重要的是它提供了辩证的系统分析方法，即不但从局部，而且从整体上认识和分析机械系统，改进和完善机械系统，以满足科技发展和工业生产的实际需要。 机械工程控制论的研究对象与任务 机械工程控制论的研究对象是机械工程技术中广义系统的动力学问题。具体地讲，机械工程控制论是研究系统及其输入、输出三者之间的动态关系，也就是研究机械工程广义系统在一定的外界条件作用下，从系统的一定初始条件出发，所经历由内部的固有特性所决定的整个动态历程。例如，在机床数控技术中，调整到一定状态的数控机床就是系统，数控指令就是输入，数控机床的加工运动就是输出。这里系统是由相互联系、相互作用的若干部分构成且有一定运动规律的一个有机整体。输入是外界对系统的作用，输出是系统对外界的作用。通常机械工程控制论简称为机械控制工程，其所研究的系统可大可小、可繁可简，完全由研究的需要而定，因而称之为广义系统。由此可见，就系统及其输入、输出三者之间的动态关系而言，机械工程控制论的任务 主要研究解决以下几个方面的问题： １.当系统已定，输入已知时，求出系统的输出（响应），并通过输出来研究系统本身的有关问题，称系统分析。２.当系统已定，系统的输出也已给定时，要确定系统的输入，使输出尽可能符合给定的最佳要求，称系统的最优控制。３.当输入和输出均已知时，求系统的结构与参数，即建立系统的数学模型，称系统辨识或系统识别。４.当系统已定输出已知时，要识别输入或输入中的有关信息，称滤波与预测反馈及反馈控制 反馈及反馈控制 控制论的核心内容是：通过信息的传递、加工处理和反馈来进行控制。控制论把一切能表达一定含义的信号、符号、密码和消息等统称为信息。所谓信息传递，是指信息在系统及过程中以某种关系动态地传递，亦称转换。例如，对于机床加工工艺系统，要研究机床的加工精度问题，可将工件尺寸作为信息，通过工艺过程的转换，对加工前后工件尺寸的分布情况，运用信息处理的理论和方法来 武汉理工大学网络教育学院介绍 网络教育报名专业： 专业层次学习期限学分工程造价专升本 2.5-5年 市场营销专升本 2.5-5年 机电一体化技术高起专 2.5-5年 工程造价高起专 2.5-5年 国际经济和贸易高起专 2.5-5年 市场营销高起专 2.5-5年 计算机信息管理高起专 2.5-5年 计算机信息管理高起专 2.5-5年 无机非金属材料工程专升本 2.5-5年 电子信息工程专升本 2.5-5年 电气工程及其自动化专升本 2.5-5年 无机非金属材料工程技术高起专 2.5-5年 电子信息工程技术高起专 2.5-5年 电气自动化技术高起专 2.5-5年 物流管理专升本,高起专 2.5-5年 土木工程专升本 2.5-5年汽车运用和维修高起专 2.5-5年汽车服务工程专升本 2.5-5年建筑工程技术高起专 2.5-5年建筑工程管理高起专 2.5-5年计算机使用技术高起专 2.5-5年计算机科学和技术专升本 2.5-5年机械设计制造及其自动化专升本 2.5-5年机械设计和制造高起专 2.5-5年会计学专升本 2.5-5年会计高起专 2.5-5年工商企业管理高起专 2.5-5年工商管理专升本 2.5-5年工程管理专升本 2.5-5年法学专升本 2.5-5年法律事务高起专 2.5-5年电子商务高起专,专升本 2.5-5年道路桥梁和渡河工程专升本 2.5-5年道路桥梁工程技术高起专 2.5-5年专业相关的课程设置： 专业介绍（专升本） 汽车服务工程专业 本专业培养具有扎实的汽车产品及技术基础，必要的国际贸易、工商管理理论知识，具有一定的现代信息技术和网络技术知识，具备“懂技术，善经营，会服务”的能力素质，能够适应汽车产品设计服务、汽车生产服务、汽车销售服务、汽车技术服务、汽车保险、汽车运输服务、物流经营等领域工作的高级复合型人才。 主要课程：机械设计基础B、汽车构造、汽车运用工程、汽车服务工程、汽车维修工程、物流工程、交通运输学、汽车服务系统规划、汽车营销和策划、汽车电器设备、汽车电子控制系统等。 计算机科学和技术专业 本专业培养计算机科学和技术领域研究和使用高级人才。本专业培养计划和国际接轨，通过培养计划实施及理论、抽象、设计实验等教育过程，使学生不仅具有坚实的专业知识，而且具有从事计算机科学技术研究和使用、适应本学科飞速发展、涉足广泛学科领域的能力。 主要课程：高级语言程序设计、离散数学、汇编语言程序设计、计算机组成原理、计算机系统结构、数据结构、操作系统、编译原理、计算机网络、电路原理、系统分析和控制、信号处理原理、模拟电子技术等。 法学专业 法学专业主要培养系统掌握法学知识，熟悉我国法律和党的相关政策，能在国家机关、企事业单位和社会团体、特别是能在立法机关、行政机关、检察机关、审判机关、仲裁机构和法律服务机构从事法律工作的高级专门人才。 主要课程：法理学、中国法制史、宪法学、行政法和行政诉讼法、物权法、侵权行为法、民法学、商法学、知识产权法、经济法学、刑法学、民事诉讼法学、 ◎闭环控制系统主要由给定环节、比较环节、运算放大环节、执行环节、被控对象、检测环节（反馈环节）组成 ◎开环控制反馈及其类型：内反馈、外反馈、正反馈、负反馈。 ◎1、从数学角度来看，拉氏变换方法是求解常系数线性微分方程的工具。可以分别将“微分”与“积分”运算转换成“乘法”和“除法”运算，即把微分、积分方程转换为代数方程。对于指数函数、超越函数以及某些非周期性的具有不连续点的函数，用古典方法求解比较烦琐，经拉氏变换可转换为简单的初等函数，就很简便。 2、当求解控制系统输入输出微分方程时，求解的过程得到简化，可以同时获得控制系统的瞬态分量和稳态分量。 3、拉氏变换可把时域中的两个函数的卷积运算转换为复频域中两函数的乘法运算。在此基础上，建立了控制系统传递函数的概念，这一重要概念的应用为研究控制系统的传输问题提供了许多方便。 ◎描述系统的输入输出变量以及系统内部各变量之间的数学表达式 称为系统的数学模型，各变量间的关系通常用微分方程等数学表达式来描述。 ◎建立控制系统数学模型的方法主要有分析法（解析法）、实验法 ◎建立微分方程的基本步骤：1、确定系统或各元件的输入输出，找出各物理量之间的关系 2、按照信号在系统中的传递顺序，从系统输入端开始列出动态微分方程 3、按照系统的工作条件，忽略次要元素，对微分方程进行简化 4、消除中间变量 5整理微分方程，降幂排序，标准化。 ◎传递函数具有以下特点：1、传递函数分母的阶次与各项系数只取决于系统本身的固有特性，而与外界输入无关。 2、当系统在初始状态为0时，对于给定的输入，系统输出的拉氏逆变换完全取决于系统的传递函数。 x0(t)=L^-1[X0(s)]=L^-1[G(s)Xi(s)] 3、传递函数分母中s 的阶次n 不小于分子中s 的阶次m ，即n ≥m 。这是由于实际系统或元件总是具有惯性的 ◎方框图的结构要素：1、传递函数方框。2、相加点。3、分支点。 ◎时间响应及其组成：瞬态响应：系统在某一输入信号作用下，其输出量从初始状态到稳定状态的响应过程，也称动态响应，反映了控制系统的稳定性和快速性。 稳态响应：当某一信号输入时，系统在时间t 趋于无穷时的输出状态，也称静态响应，反映了系统的准确性。 ◎二阶系统的微分方程和传递函数： ◎系统稳态误差0lim (s)H(s)p s K G →=0 lim (s)H(s)v s K sG →=2 0lim (s)H(s)a s K s G →= ◎二阶系统响应的性能指标：1、上升时间r t ，响应曲线从原始工作状态出发，第一次达到稳态值所需要的时间定义为上升时间。对于过阻尼系统，上升时间定义为响应曲线从稳态值得10%上升到90%所需要的时间。2、峰值时间p t ，响应曲线达到第一个峰值所需要 的时间定义为峰值时间。3、最大超调量p M ，超调量是描述系统 相对稳定性的一个动态指标。一般用下式定义系统的最大超调量。 4、调整时间 s t 。5、振荡次数N ，在调整时间s t 内，0(t)x 穿越其稳定值0()x ∞次数的一半定义为振荡次数。（振荡次数与n ω无关，ξ 越大N 越小） ◎由此可见，系续稳定的充分必要条件是：系统特征方程的根全部具有负实部。系统的特征根就是系统闭环传递函数的极点，因此，系统稳定的充分必要条件还可以表述为系统闭环传递函数的极点全部位于［S ］平面的左半平面 线性定常系统对正弦输入的稳态响应被称为频率响应，该响应的频率与输入信号的频率相同，幅值和相位相对于输入信号随频率w 的变化而变化，反映这种变化特性的表达式0()i X X ω和-arctanTw 称系统的频率特性，它与系统传递函数的关系将G(S)中的S 用jw 歹取代，G(jw)即为系统的频率特性。 控制工程基础期末试题 一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，，共20分) 1.如果系统中加入一个微分负反馈，将使系统的超调量σp( ) A.增加 B.减小 C.不变 D.不定 2.运算放大器具有_____的优点。( ) A.输入阻抗高，输出阻抗低 B.输入阻抗低，输出阻抗高 C.输入阻抗高，输出阻抗高 D.输入、输出阻抗都低 3.在伯德图中反映系统抗高频干扰能力的是( ) A.低频段 B.中频段 C.高频段 D.无法反映 4.设开环系统频率特性G(jω)= ,当ω=1rad/s时，其频率特性幅值M(1)=( ) A. B.4 C. D.2 5.设开环传递函数G(s)H(s)= ,α>0,K>0，随着K增大，闭环系统 ( ) A.相对稳定性变差，快速性不变 B.相对稳定性变好，快速性不变 C.相对稳定性不变，快速性变好 D.相对稳定性变差，快速性变差 6.对于一阶、二阶系统来说，系统特征方程的系数都是正数是系统稳定的( ) A.充分条件 B.必要条件 C.充分必要条件 D.以上都不是 7.开环传递函数为G(s)H(s)=, 则实轴上的根轨迹为( ) A.〔－4,∞) B.〔－4,0〕 C.(－∞,－4) D. 〔0,∞〕 8.进行串联滞后校正后，校正前的穿越频率ωc与校正后的穿越频率的关系，通常是( ) A.ωc= B.ωc> C.ωc< D.ωc与无关 9.PID控制规律是____控制规律的英文缩写。( ) A.比例与微分 B.比例与积分 C.积分与微分 D.比例、积分与微分 10.比例环节的频率特性相位移θ(ω)=( ) A.90° B.－90° C.0° D.－180° 二、填空题(本大题共10小题，每小空1分，共15分) 1.根轨迹全部在根平面的__________部分时，系统总是稳定的。 2.设系统的频率特性G(jω)=R(ω)+JI(ω)，则相频特性∠G(jω)=__________。 3.随动系统中常用的典型输入信号是__________和__________。 4.超前校正装置的最大超前角处对应的频率ωm=__________。 5.根据系统给定值信号特点，控制系统可分为__________控制系统、__________控制系统和程序控制系统。 机械控制工程基础 一、单项选择题： 1. 某二阶系统阻尼比为0，则系统阶跃响应为 [ ] A. 发散振荡 B. 单调衰减 C. 衰减振荡 D. 等幅振荡 2． 一阶系统G(s)= 1 +Ts K 的时间常数T 越小，则系统的输出响应达到稳态值的时间 [ ] A ．越长 B ．越短 C ．不变 D ．不定 3. 传递函数反映了系统的动态性能，它与下列哪项因素有关？ [ ] A.输入信号 B.初始条件 C.系统的结构参数 D.输入信号和初始条件 4．惯性环节的相频特性)(ωθ，当∞→ ω时，其相位移)(∞θ为 [ ] A ．-270° B ．-180° C ．-90° D ．0° 5．设积分环节的传递函数为G(s)= s 1 ，则其频率特性幅值M(ω)= [ ] A. ωK B. 2K ω C. ω 1 D. 2 1ω 6. 有一线性系统，其输入分别为u 1(t)和u 2(t)时，输出分别为y 1(t)和y 2(t)。当输入为a 1u 1(t)+a 2u 2(t)时(a 1,a 2为常数)，输出应为 [ ] A. a 1y 1(t)+y 2(t) B. a 1y 1(t)+a 2y 2(t) C. a 1y 1(t)-a 2y 2(t) D. y 1(t)+a 2y 2(t) 7．拉氏变换将时间函数变换成 [ ] A ．正弦函数 B ．单位阶跃函数 C ．单位脉冲函数 D ．复变函数 8．二阶系统当0<ζ<1时，如果减小ζ，则输出响应的最大超调量%σ将 [ ] A.增加 B.减小 C.不变 D.不定 9．线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下 [ ] A ．系统输出信号与输入信号之比 B ．系统输入信号与输出信号之比 C ．系统输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比 D ．系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比 10．余弦函数cos t ω的拉氏变换是 [ ] A. ω+s 1 B.2 2s ω+ω C.22s s ω + D. 2 2 s 1ω + 11. 微分环节的频率特性相位移θ(ω)= [ ] A. 90° B. -90° C. 0° D. -180° 12. II 型系统开环对数幅频渐近特性的低频段斜率为 [ ] A. -40(dB/dec) B. -20(dB/dec) 机械控制工程基础期末考试试卷 课程名称： 机械控制工程基础1；试卷编号：卷；考试时间：120分钟；考试形式：闭卷 一、填空（ 每小题4分，共20分） 得分 评卷人 复查人 1、某系统传递函数为2 1 s ，在输入t t r 3sin 2)( 作用下，输出稳态分量的幅值为 。 2、谐波输入下，系统的 响应称为频率响应。 3、已知某系统开环传递函数的零点都在左半S 平面，其开环频率特性曲线如图1.5所示，则该系统位于右半S 平面的极点数有 个。 4、控制系统的基本要求主要有： ， ， 。 5、Nyquist 图上以原点为圆心的单位圆对应于Bode 图上 的 线。 二、选择题（ 每小题3分，共30分 ） 1、关于反馈的说法，正确的是（ ） A ．反馈实质上就是信号的并联 B ．反馈都是人为加入的 C ．正反馈就是输入信号与反馈相加 D ．反馈就是输出以不同方式作用于系统 学院 专业班级 年级 姓名 学号 装订线(答题不得超过此线) 2、关于系统模型的说法，正确的是（ ） A ．每个系统只有一种数据模型 B ．动态模型在一定条件下可简化为静态模型 C ．动态模型比静态模型好 D ．静态模型比动态模型好 3、某环节的传递函数为s 1，则该环节为（ ） A. 惯性环节 B. 积分环节 C ．微分环节 D ．比例环节 4、系统的传递函数（ ） A ．与外界无关 B ．反映了系统、输出、输入三者之间的关系 C ．完全反映了系统的动态特性 D. 与系统的初始状态有关 5、二阶欠阻尼系统的上升时间为（ ） A ．阶跃响应曲线第一次达到稳定值的98%的时间 B ．阶跃响应曲线达到稳定值的时间 C ．阶跃响应曲线第一次达到稳定值的时间 D ．阶跃响应曲线达到稳定值的98%的时间 6、关于线性系统时间响应，说法正确的是（ ） A ．时间响应就是系统输出的稳态值 B ．由单位阶跃响应和单位脉冲响应组成 C ．由强迫响应和自由响应组成 D ．与系统初始状态无关 7、系统的单位脉冲响应函数为t e t w 2.03)(-=，则系统的传递函数为（ ） A ．2.03)(+=S s G B. 32 .0)(+=S s G C ．2.06.0)(+= S s G D ．3 6 .0)(+=S s G 8、以下系统中，属于最小相位系统的是（ ） A ．s s G 01.011)(-= B ．s s G 01.011 )(+= C ．1 01.01 )(-= s s G D ．)1.01(1)(s s s G -= 9、一个线性系统稳定与否取决于（ ） A ．系统的结构和参数 B ．系统的输入 机械控制工程基础期末试卷答案 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（）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）42. 已知机械系统的传递函数为G s 则系统的阻尼比、增益和放大系数是（）。s s4 2 A. 0.25 1 1 B. 0.541 C. 0.2544 D. 0.5143. 弹簧-质量-阻尼系统的传递函 数为1/（ms2csk）则系统的无阻固有频率ωn 为（）A k m B m k C c m D m c4. 对于定常控制系统来说（）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 1 C、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. 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GkS 是（）A5S/3S1 B 3S1/5SC 1/5S3S1 D 5/S3S17.系统的输出误差为et，其稳态误差为：（）A lim sE1 s B lim E s s0 s0 C lim E s D lim sE1 s s s8. 比例环节的对数幅频特 性曲线是一条（）。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（）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：）（ A 相位超前校正B 相2019年上海交通大学船舶与海洋工程考研良心经验
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