机械控制理论大作业
机械工程控制理论课程作业一、计算题(应用MATLAB 求解)1. 一系统由下列两个子系统并联而成，试确定该系统的整体状态方程模型、传递函数模型，并确定系统的零、极点。
如取采样周期T=0.1s ，确定该系统所对应的Z 传递函数和离散状态方程，并判别系统的稳定性。
子系统1：系统状态空间模型的参数[]0,21,01,0152==⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=D C B A子系统2：系统的传递函数模型为33)(+=s s G答： Matlab 程序： clc;clear all;A=[-2,-5;1,0];B=[1;0];C=[1,2];D=0;T=0.1;ss1=ss(A,B,C,D); %子系统1的状态空间方程[num1,den1]=ss2tf(A,B,C,D); %子系统1传递双数的分子分母各阶系数 sys1=tf(num1,den1); %子系统1转化为传递函数模型 sys2=tf([3],[1,3]); %子系统2的传递函数模型ssa=ss1+sys2; %两系统并联，系统总体状态空间方程 sys=sys1+sys2; %两系统并联，系统总体传递函数 zero(sys) %系统的零点 pole(sys) %系统的极点 ssad=c2d(ssa,T) %系统离散状态方程 sysad=c2d(sys,T) %系统脉冲传递函数if max(abs(pole(sysad)))>1 %判断是否稳定，通过极点我们可以判断系统稳定性 disp('系统不稳定') elsedisp('系统稳定') end2. 时不变系统 Cx y Bu Ax x =+=.，且 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--=214321,001001,716531313C B A , 试计算该系统的特征值，并判别其能控性与能观性，确定系统状态方程模型(对角标准型)Jordan 标准型。
答： Matlab 程序： clc;clear all;A=[-3,1,3;1,-3,5;6,1,7]; B=[1,0;0,1;0,0;]; C=[1,2,3;4,1,2];D=0;sys=ss(A,B,C,D) %建立状态方程模型 e = eig(sys) ; %求系统特征值 rank(ctrb(A,B)) %系统能控性判断 rank(obsv(A,C)) %系统能观性判断[csys,T]=canon(sys,'modal')%化为对角标准型,T 为转化矩阵3. 若系统的状态方程模型参数⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-=5.34231201,0012321301000010B A 选择加权矩阵Q=diag{1, 2, 3, 4}(diag = diagonal matrix 对角矩阵)及R=eye(2)(identity matrix 单位矩阵), 则设计出这一线性二次型指标的最优控制器及在最优控制下的闭环系统极点位置。
答： Matlab 程序： clc;clear all;A=[0 1 0 0;0 0 1 0;-3 1 2 3;2 1 0 0];B=[1 0;2 1;3 2;4 3.5];C=eye(4);D=zeros(4,2); sys1=ss(A,B,C,D);disp('开环系统极点位置')eig(A) %开环系统极点位置 figure(1);step(sys1); %查看系统状态的响应 Q=diag([1:4]);R=eye(2);[K,S,E] = LQR(A,B,Q,R); %线性二次型指标的最优控制器 sys2=ss(A-B*K,B,C,D); %加控制器后的反馈系统 disp('闭环系统极点位置')eig(A-B*K) %闭环系统极点位置 figure(2);step(sys2); %加控制器后系统阶跃响应4. 已知线性离散系统的状态方程，试判断系统的稳定性： (a) )(05.05.01)(kT x T kT x ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=+, (b) )(368.0632.0)(632.0632.0632.0368.0)(kT u kT x T kT x ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=+答:Matlab 程序： clc;clear all;A1=[1 0.5;0.5 0];A2=[0.368 0.632;-0.632 0.632]; disp('A1特征根的模')e1=eig(A1); %求A1系统的特征值f1=find(abs(e1)>1) %所以特征值中模大于1的个数 if f1>0 %判断系统稳定性 disp('A1不系统稳定') elsedisp('A1系统稳定') enddisp('A2特征根的模')e2=eig(A2); %同理 f2=find(abs(e2)>1) if f2>0disp('A2系统不稳定') elsedisp('A2系统稳定') end二、编程题(选做2题)1. 现有一组开环系统频率特性数据（G (jw i )H (jw i ), i =1,2…,n ），试编写一小程序，来判断对应的闭环系统是否稳定.function exe21 B=[1];A=[1 2 1 2 1]; %假设试验传递函数[H,W]=freqs(B,A); %试验产生开环的频率相应数据%%%%由试验数据估计出系统开环的传递函数 disp('试验数据GH(Wj)：') Hsum0=sum(H); for b=0:50for a=(b+1):51[B,A]=invfreqs(H,W,b,a); H1=freqs(B,A,W);sum1=sum(H1);if (norm((sum1)-(sum0)))<1e-5 %比较试验数据和估计数据之间的误差G=tf(B,A); break endendif (norm((sum1)-(sum0)))<1e-5 %比较试验数据和估计数据之间的误差G=tf(B,A); break endendG; %开环传递函数GG=1+G; %闭环传递函数G/(1+G*H)的分母[num,den]=tfdata(GG);num=num{:}; %1+G*H 的分子即为闭环传递函数的特征式a=roots(num); %1+G*H 的分子即为闭环传递函数的特征式，由此求根判断flag=0; for i=1:length(a) if real(a(i))>0 flag=flag+1; end end if flag>0disp('系统闭环不稳定') elsedisp('系统闭环稳定')end2. 现通过实验取得一线性系统的频率特性参量，相关数据存在文件FredataA.mat ，应用invfreqs 语句估计该系统参数(传递函数分子、分母系数)。
3. 编写求解线性时变系统的时域响应的子程序。
答：运用Matlab 计算线性时变系统的时域响应。
程序定义了名为time_respones3的函数，函数的形参有系数矩阵A 、B 、C 、D 和输入向量u ，初始状态向量xt0、初始时刻、以及绘制曲线图的终端时间tmax 和状态转移矩阵的积分项数N 等。
状态转移矩阵通过定义的子函数matrix_exp 获得。
原理：线性时变连续系统的状态转移矩阵计算原理：（1） 幂级数法:当且仅当A (t )A (τ)=A (τ)A (t )时，状态转移矩阵为∅(t,t 0)=e ∫A(τ)dτt t 0=I +∫A(τ)dτt t 0+12!(∫A(τ)dτt t 0)2+⋯+1n!(∫A (τ)dτt t 0)n +⋯（2） 递推级数法:不需要额外的条件，∅(t,t 0)=I +∫A(τ1)dτ1tt 0+∫∫A(τ1)A(τ2)dτ2dτ1τ1t 0tt 0+∫∫∫A(τ1)A(τ2)A(τ3)dτ3dτ2dτ1τ2t 0τ1t 0tt 0+⋯系统状态受控运动原理:x (t )=∅(t,t 0)x (t 0)+∫∅(t,t 0)B(τ)u(τ)dτtt 0系统输出响应：求出状态向量x(t)后，将其代入输出方程，即可确定输出响应，即y (t )=C (t )x (t )+D(t)u(t)主程序：function [phit0,x,y] =time_response3(A,B,C,D,u,xt0,t0,tmax,N) %A,B,C,D 为系数矩阵；u 为输入量，xt0为初始状态向量 %N 为状态转移矩阵积分项数，tmax 为曲线时间上限值。
syms t tao; %定义变量 phit0=matrix_exp(A,N);phit=simplify(subs(phit0,'t0',t0));xx0=phit*xt0; %自由分量phitao=subs(phit0,'t0','tao'); %phit （t ，t0）改为phit （t ，tao ） Btao=subs(B,'t','tao'); %B(t)改为B （tao ）utao=subs(u,'t','tao'); %u(t)改为u （tao ） xu=int(phitao*Btao*utao,tao,t0,t); %受控分量 x=simplify(xx0+xu); %状态响应 y=simplify(C*x+D*u); %输出响应 q=size(C,1); for k=1:qsubplot(2,2,k);ezplot(t,y(k),[t0,tmax]);grid;title(' ') xlabel('时间 t'); ylabel('输出量 y') end end 子程序：function [phit] = matrix_exp(A,N) %A 系统矩阵；N 为积分项数syms t t0 tao; %变量I=eye(size(A));int_AA=I;phit=I;Atao=subs(A,'t','tao'); %将A 矩阵中的符号变量t 替换为新的值tao if(A*Atao==Atao*A) %应用幂级数法计算int_A=int(Atao,tao,'t0','t'); %定义积分函数Atao ，积分变量tao ，积分区间t0，t for i=1:Nint_AA=simplify(int_A*int_AA/i); %对表达式进行简化 phit=phit+int_AA;endelse %用递推法计算 for i=1:NAA=Atao*subs(int_AA,'t','tao'); if(AA==0) break; endint_AA=simplify(int(AA,tao,t0,t)); phit=phit+int_AA; end end end程序运行例子： 假设系统的动态方程为：2121002122x y u e x x e te x x t t t =⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--- 若初始状态为x （0）=0试求u=3（t>=0）作用下的系统响应。
机械工程控制基础大作业(1)
悬架是汽车的车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并减少由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。
1.悬架系统的数学模型(1)从研究车辆行驶平顺性的目的出发，建立图1所示的数学模型。
在此主要考虑对行驶平顺性影响最大的垂直震动.建立方程传递函数悬架系统传递函数框图(2)2。
利用Matlab对悬架系统进行分析2.1利用Matlab分析时间响应（1)当Kb分别为5、10、20时，系统在单位阶跃输入作用下的响应的程序和图像t = ［0:0.01:10];nG=［0。
5 1 10];dG=［4 5 20]；G1=tf(nG，dG）；nG=［1 2 20］；dG=[5 9 40]；G2=tf（nG,dG);nG=[2 4 40];dG=[6 17 80］；G3=tf(nG，dG）；［y1,T]=impulse(G1,t)；[y1a，T］=step（G1,t);[y2,T]=impulse(G2，t）；[y2a，T]=step（G2,t);[y3，T］=impulse（G3，t)；［y3a,T]=step(G3,t）;subplot（121)，plot（T，y1，'—-’，T，y2，’—’，T,y3，’—’）legend（'kb=5’,'kb=10','kb=20’)xlabel（'t（sec)'）,ylabel（’x(t)'）;grid on；subplot（122）,plot（T，y1a，'——'，T,y2a,'-',T,y3a,’—'）legend（’kb=5’，’kb=10',’kb=20'）xlabel（’t（sec)'）,ylabel(’x（t）');grid on;(2)当Kb分别为5、10、20时,系统的瞬态性能指标程序和数据t=［0：0.01：10]；yss=0.5;dta=0.02;nG=[0。
《机械控制工程基础》作业集(高起专)
《机械控制工程基础》作业集层次：高起专授课教师：王军平时间：2014年3月31日《机械控制工程基础》目录第一章绪论第二章拉普拉斯变换的数学方法第三章系统的数学模型第四章控制系统的时域分析第五章系统的频率特性第六章系统的稳定性第一章绪论本章重点：1.控制系统的组成及基本要求；本章难点分析系统的控制原理。
题型-分析及问答题1、根据下图所示的电动机速度控制系统工作原理图，完成：(1) 将a，b与c，d用线连接成负反馈状态；(2) 画出系统方框图。
2、下图是仓库大门自动控制系统原理示意图。
试说明系统自动控制大门开、闭的工作原理，并画出系统方框图。
3、下图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。
分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。
4、下图是控制导弹发射架方位的电位器式随动系统原理图。
图中电位器1P 、2P 并联后跨接到同一电源0E 的两端，其滑臂分别与输入轴和输出轴相联结，组成方位角的给定元件和测量反馈元件。
输入轴由手轮操纵；输出轴则由直流电动机经减速后带动，电动机采用电枢控制的方式工作。
试分析系统的工作原理，指出系统的被控对象、被控量和给定量，画出系统的方框图。
5、采用离心调速器的蒸汽机转速控制系统如下图所示。
其工作原理是：当蒸汽机带动负载转动的同时，通过圆锥齿轮带动一对飞锤作水平旋转。
飞锤通过铰链可带动套筒上下滑动，套筒内装有平衡弹簧，套筒上下滑动时可拨动杠杆，杠杆另一端通过连杆调节供汽阀门的开度。
在蒸汽机正常运行时，飞锤旋转所产生的离心力与弹簧的反弹力相平衡，套筒保持某个高度，使阀门处于一个平衡位置。
如果由于负载增大使蒸汽机转速ω下降，则飞锤因离心力减小而使套筒向下滑动，并通过杠杆增大供汽阀门的开度，从而使蒸汽机的转速回升。
同理，如果由于负载减小使蒸汽机的转速ω增加，则飞锤因离心力增加而使套筒上滑，并通过杠杆减小供汽阀门的开度，迫使蒸汽机转速回落。
这样，离心调速器就能自动地抵制负载变化对转速的影响，使蒸汽机的转速ω保持在某个期望值附近。
吉林大学2020-2021学年第一学期期末考试《机械工程控制基础》大作业参考答案
2020-2021学年第一学期期末考试《机械工程控制基础》大作业一、计算题 (共2题，总分值30分 )1. 设系统特征方程为2s3+4s2+6s=0,试用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别该系统的稳定性。
（15 分）答：2. 单位反馈系统开环传递函数为，试求：（1）闭环传递函数；（2）阻尼比和无阻尼自然频率。
（15 分）二、名词解释题 (共10题，总分值30分 )3. 一阶系统（3 分）：由一阶微分方程描述其动力学特性的系统。
4. 系统的相频特性（3 分）：输入信号与输出信号的相角差称为相频特性。
5. 函数框图（3 分）：表示一个函数各部分和各环节之间关系的图示。
6. 稳态误差（3 分）：是指过渡过程结束后，实际输出量与希望输出量的差。
7. 系统（3 分）：是为了实现某种目的，由一些元素，按照一定的法则或结构组织起来的一个集合体。
系统存在于一定的环境之下，区分系统内、外部的是系统的边界8. 定常系统（3 分）：定常系统又称为时不变系统，其特点是：系统的自身性质不随时间而变化。
具体而言，系统响应的性态只取决于输入信号的性态和系统的特性，而与输入信号施加的时刻无关，即若输入u(t)产生输出y(t) ，则当输入延时τ后施加于系统，u(t-τ)产生的输出为y(t-τ) 。
9. 控制系统的稳定性（3 分）：在工程应用中，由于环境温度的变化、元件的老化以及元件的更换等，会引起系统参数的改变，从而有可能破坏系统的稳定性。
10. 偏差信号（或偏差）（3 分）：输入信号与反馈信号之差，常用e(t)表示，即e(t)=r(t)-b(t)，是产生控制动作的基础。
11. 采样系统或离散系统（3 分）：通常把系统中的信号是脉冲序列形成的离散系统，称为采样控制系统或脉冲控制系统;而把数字序列形成的离散系统，称为数字控制系统或计算机控制系统。
12. 线性系统（3 分）：是一数学模型，是指用线性运算子组成的系统。
三、简答题 (共5题，总分值40分 )13. 已知零初始条件下某系统的单位脉冲响应，能否求出该系统的闭环传递函数？若可以，如何求？（8 分）答：可以。
机械工程控制基础作业
第一题：生活中常见开环控制系统与闭环控制系统综合性能分析。
电加热炉开环系统与闭环系统综合性能分析一、反馈及反馈控制反馈：所谓信息的反馈，就是把一个系统的输出信号不断直接地或经过中间变换后全部或部分地返回，再输入到系统中去。
负反馈：如果反馈回去的信号与原系统的输入信号的方向相反，称为负反馈。
正反馈：如果反馈回去的信号与原系统的输入信号的方向相同，称为正反馈。
系统中还会存在外反馈、内反馈。
外反馈：在自动控制系统中，为达到某种控制目的而人为加入的反馈，称为外反馈。
内反馈：在系统或过程中存在的各种自然形成的反馈，称为内反馈。
它是系统内部各个元素之间相互耦合的结果。
内反馈是造成机械系统存在一定的动态特性的根本原因，纷繁复杂的内反馈的存在使得机械系统变得异常复杂。
二、开环控制开环控制是指系统的被控制量（输出量）只受控于控制作用，而对控制作用不能反施任何影响的控制方式。
采用开环控制的系统称为开环控制系统。
例如：电加热炉。
被控制对象：炉子被控制量（输出量）：炉温控制装置：开关K和电热丝，对被控制量起控制作用。
开环控制的特点：由于开环控制的特点是控制装置只按照给定的输入信号对被控制量进行单向控制，而不对控制量进行测量并反向影响控制作用。
这样，当炉温偏离希望值时，开关K的接通或断开时间不会相应改变。
因此，开环控制不具有修正由于扰动（使被控制量偏离希望值的因素）而出现的被控制量与希望值之间偏差的能力，即抗干扰能力差。
开环系统主要问题：无法自动减小或消除由于扰动而产生的误差。
三、闭环控制闭环控制是指系统的被控制量（输出量）与控制作用之间存在着反馈的控制方式。
采用闭环控制的系统称为闭环控制系统或反馈控制系统。
闭环控制是一切生物控制自身运动的基本规律。
人本身就是一个具有高度复杂控制能力的闭环系统。
如图所示：该电热炉由于有反馈的存在，整个控制过程是闭合的，故也称为闭环控制。
可以看到:控制系统的输出量对系统的控制作用有影响，或控制器与控制对象之间既有顺向作用又有反向联系，故这种控制系统称为闭环控制系统。
现代机械设计理论和方法大作业
现代机械设计理论和方法大作业要求：（1）调查研究，制作简单可行性报告。
（2）确定主要的设计参数和技术指标。
（3）对主功能进行分解，绘制功能系统图和功能结构图。
（4）找到作用原理实现功能要求，建立形态力学矩阵，选择最优方案。
（5）绘制各子功能的结构简图。
（6）绘制设备的总体布局简图，体现各子系统的位置与相互联系。
（7）绘制各执行机构的运动循环图。
复合多功能衣架这学期的《现代机械设计理论和方法》这门课，确实受益匪浅，尤其是在两位老师的引导下，我开始留意生活，留意生活中得不便之处，然后提出一些解决的想法。
我觉得这个思想对我的影响很大，正如现在我想介绍的这个衣架，正是由于我在家庭生活中获得的灵感。
一、简单可行性报告在大多数农村地区，房屋中没有专门的阳台，很多人都在空地上晒衣物，当人们外出时，突然起风或下雨的时候没办法收衣服，回家后衣服不是掉地上就是洗好得衣服又给淋湿了，于是我便萌生了设计一个能防风防雨的多功能衣架的想法。
1.1市场调查分析1.1.1市场描述一些较老的宿舍或者农村家庭，一般会把衣服晾在外边，这就免不了会受到风吹雨淋。
尤其是在没人看的时候，比如在学校学生们上课顾不上看，晾在宿舍有晾不好，再如就是每天上班的人也没有时间去看管晾在外边的衣服。
我们的产品将填补这一项市场空白，他们的生活带来便利，也为所有在室外晾衣服的人群带来了福音。
这个市场是巨大的，不论在乡村还是在城市，无论在学校还是工厂，虽然该产品属于一项新的发明，而且在市场上也没发现同类产品，这就更加提升了我的这种产品的实用性和竞争力。
尤其是将防风防雨两种功能集成在一起，使其具有多功能性：1)能避免被风刮下来。
2)不怕雨淋3)加上衣架上特殊的设计，使得该种衣架能晾多种类型的东西而不仅仅是衣服。
1.1.2 目标市场我们将目标市场定义为：农村家庭、没阳台的宿舍、室外晾衣服的人群等，我们的产品拥有以下优势；填补这个市场防风防雨组合衣架的空白，产品的多功能性，产品的便利性，产品的组合性，以及产品的不同组合形成的不同价位更使得这款产品拥有了广泛的人群支持和广泛的选择性。
机械原理大作业一 33题
机械原理大作业（一）作业名称：机械原理设计题目：连杆机构运动分析院系：机电工程学院班级： xxxxxx设计者： xxx学号： xxxxxx指导教师： xxxxx设计时间： 6.25---7.1哈尔滨工业大学机械设计一，运动分析题目二，建立以点G为原点的固定平面直角坐标系G-x,y三，对机构进行结构分析该机构由原动件AB（Ι级组),EFG(RRRⅡ级杆组），EHK（RRRⅡ级杆组),ECD(RRRⅡ级杆组)组成。
四，各基本杆组的运动运动分析数学模型（1）原动件AB（Ⅰ级组）已知原动件AB的转角ψ1=0~2π原动件AB的角速度ω1=10rad/s原动件AB的角加速度α1=0运动副A的位置坐标 XA=0 YA=0A点与机架相连，即该点速度和加速度均为0。
运动副A的速度 VxA=0 VyA=0运动副A的加速度 aXA=0 aYA=0原动件AB长度 lAB=200mm可求出运动副B的位置坐标 XA=XA+lABcosψ1 YB=YA+lABsinψ1 运动副B的速度 vXB=vXA-ω1lABsinψ1 vYB=vYA+ω1lABcosψ1运动副B的加速度aXB=aXA-ω12lABcosψ1-α1lABsinψ1aYB=aYA-ω12lABsinψ1+α1lABcosψ1（2）ECD （RRR Ⅱ级杆组）由（1）知B 点位置坐标、速度、加速度运动副D 点位置坐标 XD=XA+lADcos ψ2 YD=YA+lADsin ψ2D 点与机架相连，即该点速度和加速度均为0。
运动副D 的速度 v X D=0 v Y D=0运动副D 的加速度 a X D=0 a Y D=0杆BC 长 lBC=800mm杆CD 长 lCD=448mm可求得BC 杆相对于X 轴正方向转角Ψ3=2arctan （)00/()0202020(C A C B A B +-++）CD 杆相对于x 轴正方向转角Ψ4=arctan （（YC-YD ）/（XC-XD ）)其中，A0=2lBC(XD-XB)B0=2lBC(YD-YB)C0=l ２BC+l ２BD-l ２CDl ２BD=(XD-XB)２+(YD-YB)２求导可得BC 杆ω3、α3和CD 杆ω4、α4最后求导得vXC 、vYC 以及aXC 、aYCC 的轨迹即是E 的轨迹（3）EFG （RRR Ⅱ级杆组）运动副G点位置坐标 X G=XA+lAGcosψ5 YG=YA+lAGsinψ5G点与机架相连，即该点速度和加速度均为0。
机械控制工程基础的三次作业和答案.doc
2-2(2知 F(5)=10s(s +1)解:1 (s + 2)2机械控制工程基础的三次作业和答案第一次作业:1-2说明负反馈的工作原理及其在自动控制系统中的应用。
答：测杲元件检测被控物理量,并将其反馈冋來，通过给比较元件与给定信号进行比较,产 生偏差信号。
再通过放大元件将偏差信号进行放大，以足够的功率來推动执行元件去控制被 控对彖，从而调节和控制系统，使被控量以一定的精度符合或等于期望值。
1-3控制系统有哪些基本组成元件？这些元件的功能是什么？答：反馈控制系统是山各种结构不同的元件纽成的。
一个系统必然包含被控对象和控制装置 两大部分，而控制装置是曲具有一定职能的各种基本元件纽•成的。
1-4対自动控制系统基本的性能要求是什么？最首要的要求是什么？ 答：基本性能要求：稳、快、准。
最首要的要求是稳。
(1)利用终值定理，求fTS 时的/⑴值。
(1)利用初值定理求/(O)值。
f (0) = lim f (r) = limsF(s) = lim 5205 —5->X解: lim f (r)二 limsF(s) = lim 5ST0 s->010s(s + l)lim10S3 s + 1=10Ll 知 F(s)二1 (s + 2)2*)=C(s)R(s)加〃+%严+・・・+休¥ + ® 唧+ qs" 一】+・・・+ a n_x s + a n(7〃 > 第二次作业:传递函数的定义：单输入、单输岀线性定常系统在零初始条件卜•，输出最的拉氏变换与具输入量的拉氏变换之比，即为线性定常系统的传递函数。
3-6在题图3・6所示的无源网络中，C知R. = 100m ,兄二U© __ __________________ 1________________试求网络的传递函数4 ($) / E (s),并说明该网络是否等效T RC网络串联?Ri解对于题图3-6。
利用复数阻抗的方法可得网络的传递函数为U r(s) R.R.qas2 +(RC] +4G +RCJS + 1 1s' + 2.1s + 1由丁•两个RC网络串联的传递函数为4(s) _ 1 _ 1U r (5) " (R x C x s + l)(R2C2s +1) ~ 52 + 25 +1故该网络号两个RC网络串联形成的网络不等效。
机械控制工程基础练习题考试题及其答案
1、简答题1、控制系统的基本要求。
1）、简述闭环控制系统的组成。
测量元件，给定元件，比较元件，放大元件，执行元件，校正元件2）、非最小相位系统有何特点，与最小相位系统的区别是什么？第二题在复平面【s】右半平面没有极点和零点的传递函数称为最小相位传递函数，反之，在【s】右半平面有极点和零点的传递函数称为非最小相位传递函数。
具有最小相位传递函数的系统统称为最小相位系统，反之，具有非最小相位传递函数的系统称为最小相位系统3）、简述系统串联滞后校正网络的校正原理。
此滞后校正环节是一个低通滤波器，因为当频率高于1/T时，增益全部下降20lgb(db)，而相位减小不多。
如果把这段频率范围的增益提高到原来的增益直，当然低频段的增益就提高了。
4）、简述系统超前校正网络的校正原理在对数幅频特性曲线上有20db/dec段存在，故加大了系统的剪切频率Wc、谐振频率Wr与截止频率Wb，其结果是加大了系统的带宽，加快了系统的响应速度；又由于相位超前，还可能加大相位裕度，结果是增加了系统相位稳定性。
5）、减小或消除系统稳态误差的措施主要有哪些？1：增大系统开环增益或扰动之前系统的前向通道增益2：在系统的前向通道或主反馈通道设置串联积分环节3：采用串级控制抑制内回路扰动。
6）、简要说明比例积分微分PID控制规律中P、I和D的作用(1)比例系数Kp直接决定控制作用的强弱，加大Kp可以减小系统的稳定误差，提高系统的动态响应速度，但Kp过大会使动态质量变坏，引起被控制量震荡甚至导致闭环系统不稳定(2)在比例的调节的基础上加上积分控制可以消除系统的稳态误差，因为只要存在偏差，它的积分所产生的控制量总是用来消除稳态误差，直到积分的直为零，控制作用才停止(3)微分的控制作用是跟偏差的变化速度有关。
2.已知控制系统的结构图如下图所示，求：（1）当不存在速度反馈)0(=a时，试确定单位阶跃输入动态响应过程的rt，st和%σ。
（1）a=0时，()()42G ss s=+，()2424ss sΦ=++，所以0.5,2nζω== rt=，pt=，%eσ=（2）确定0.7ζ=时的速度反馈常数a值，并确定ttr=)(时系统的稳态误差sse。
机械原理大作业
编程Option Explicit Dim xA As Double Dim yA As Double Dim vxA As Double Dim vyA As Double Dim axA As Double Dim ayA As Double Dim xB As Double Dim yB As Double Dim vxB As Double Dim vyB As Double Dim axB As Double Dim ayB As Double Dim xC As Double Dim yC As Double Dim vxC As Double Dim vyC As Double Dim axC As Double Dim ayC As Double Dim xD As Double Dim yD As Double Dim vxD As Double Dim vyD As Double Dim axD As Double Dim ayD As Double Dim xE As Double Dim yE As Double Dim vxE As Double Dim vyE As Double Dim axE As Double Dim ayE As Double Dim xF As Double Dim yF As Double Dim vxF As Double Dim vyF As Double Dim axF As Double Dim ayF As Double Dim xG As Double Dim yG As Double Dim vxG As Double Dim vyG As DoubleDim axG As Double Dim ayG As Double Dim delt As Double Dim lab As Double Dim lbc As Double Dim lcd As Double Dim lce As Double Dim lef As Double Dimlfg As Double Dim leb As Double Dim f As Double Dim fbc As Double Dim fcd As Double Dim fce As Double Dim fef As Double Dim ffg As Double Dim fge As Double Dim w As Double Dim wbc As Double Dim wcd As Double Dim wce As Double Dim wef As Double Dim wfg As Double Dim e As Double Dim ebc As Double Dim ecd As Double Dim ece As Double Dim eef As Double Dim efg As Double Dim lbd As Double 'rrr Dim leg As Double Dim jcbd As Double Dim jfeg As Double Dim fbd As Double Dim feg As Double Dim val As Double Dim Ci As Double Dim Cj As Double Dim Si As Double Dim Sj As Double Dim G1 As Double Dim G2 As DoubleDim G3 As Double 'rrr Dim i As Double Dim pi As DoubleDim pa As DoubleDim febc As DoubleDim fj1 As DoublePrivate Sub Command1_Click()Picture1.Scale (-450, 200)-(-150, -15)Picture1.Line (-300, 0)-(10, 0) 'XPicture1.Line (0, 400)-(0, -15) 'YFor i = -500 To -150 Step 25 'X 轴坐标Picture1.DrawStyle = 2Picture1.Line (i, 400)-(i, 0)Picture1.CurrentX = i - 10: Picture1.CurrentY = 0 Picture1.Print iNext iFor i = 0 To 350 Step 25 'Y 轴坐标Picture1.DrawStyle = 2Picture1.Line (0, i)-(-500, i)Picture1.CurrentX = -170: Picture1.CurrentY = i + 7Picture1.Print iNext iFor fj1 = 0 To 360 Step 0.005f = fj1 * paCall RR1Call RRR1Call RR2Picture1.PSet (xE, yE)Next fj1End SubPrivate Sub Command2_Click()Picture2.Scale (-20, 2)-(380, -0.1)Picture2.Line (-20, 0)-(380, 0) 'XPicture2.Line (0, 3)-(0, -0.5) 'YFor i = 0 To 360 Step 30 'X 轴坐标Picture2.DrawStyle = 2Picture2.Line (i, 3)-(i, -2)Picture2.CurrentX = i - 10: Picture2.CurrentY = 0 Picture2.Print iNext iFor i = -2 To 3 Step 0.25 'Y 轴坐标Picture2.Line (0, i)-(380, i)Picture2.CurrentX = -25: Picture2.CurrentY = iPicture2.Print iNext iFor fj1 = 0 To 360 Step 0.01f = fj1 * paCall RR1Call RRR1Call RR2Call RRR2Picture2.PSet (fj1, ffg)Next fj1End SubPrivate Sub Command3_Click()Picture3.Scale (-20, 12)-(380, -9)Picture3.Line (-20, 0)-(380, 0) 'XPicture3.Line (0, 10)-(0, -10) 'YFor i = 0 To 360 Step 30 'X 轴坐标Picture3.DrawStyle = 2Picture3.Line (i, 12)-(i, -10)Picture3.CurrentX = i - 10: Picture3.CurrentY = 0 Picture3.Print iNext iFor i = -12 To 12 Step 2 'Y 轴坐标Picture3.Line (0, i)-(380, i)Picture3.CurrentX = -20: Picture3.CurrentY = iPicture3.Print iNext iFor fj1 = 0 To 360 Step 0.005f = fj1 * paCall RR1Call RRR1Call RR2Call RRR2Picture3.PSet (fj1, wfg)Next fj1End SubPrivate Sub Command4_Click()Picture4.Scale (-20, 250)-(380, -400)Picture4.Line (-20, 0)-(380, 0) 'XPicture4.Line (0, 250)-(0, -500) 'YFor i = 0 To 360 Step 30 'X 轴坐标Picture4.DrawStyle = 2Picture4.Line (i, 250)-(i, -500)Picture4.CurrentX = i - 10: Picture4.CurrentY = 0 Picture4.Print iNext iFor i = -500 To 250 Step 60 'Y 轴坐标Picture4.Line (0, i)-(500, i)Picture4.CurrentX = -25: Picture4.CurrentY = i + 5Picture4.Print iNext iFor fj1 = 0 To 360 Step 0.01f = fj1 * paCall RR1Call RRR1Call RR2Call RRR2Picture4.PSet (fj1, efg)Next fj1End SubPrivate Sub Form_Load() lab = 61 lce = 200 lbc = 200 lcd = 200 lef = 132 lfg = 160 w = 10 e = 0 delt = 0 xA = 0 yA = 0 vxA = 0 vyA = 0 axA = 0 ayA = 0 xD = -143.71186 yD = -49.5065655 vxD = 0 vyD = 0 axD = 0 ayD = 0 xG = -472 yG = 0 vxG = 0 vyG = 0 axG = 0 ayG = 0pi pa = pi / 180 febc = pa * 33 End SubPrivate Sub RR1() xB = xA + lab * Cos(f + delt) yB = yA + lab *Sin(f + delt) vxB = vxA - w * lab * Sin(f + delt) vyB = vyA + w * lab * Cos(f + delt)axB = axA - w A 2 * lab * Cos(f + delt) - e * lab * Sin (f + delt) ayB = ayA - w A 2 * lab * Sin (f + delt) + e * lab * Cos(f + delt) End Sub Private Sub RR2() leb = 2 * lbc * Cos(febc) xE = xB + leb * Cos(fbc + febc) yE = yB + leb * Sin(fbc + febc) vxE = vxB - wbc * leb * Sin(fbc + febc) vyE = vyB + wbc * leb * Cos(fbc + febc) axE = axB - wbc A 2 * leb * Cos(fbc + febc) - ebc * leb * Sin(fbc + febc) ayE = ayB - wbc A 2 * leb * Sin(fbc + febc) + ebc * leb * Cos(fbc + febc) End SubPrivate Sub RRR1()fbd = pi + Atn((yD - yB) / (xD - xB)) lbd = Sqr((xD - xB) A 2 + (yD - yB) A 2) val = ((lbc A 2 + lbd A 2 - lcd A 2) / (2 * lbc * lbd)) jcbd = Atn(-val / Sqr(-val * val + 1)) + 2 * Atn(1) fbc =fbd - jcbd xC = xB + lbc * Cos(fbc) yC = yB + lbc * Sin(fbc)If xC > xD And yC >= yD Then ' 第一象限fcd = Atn((yC - yD) / (xC - xD)) ElseEnd IfIf xC < xD And yC >= yD Then ' 第二象限fcd = pi + Atn((yC - yD) / (xC - xD)) Else End IfCi = lbc * Cos(fbc) Si = lbc * Sin(fbc) Cj = lcd * Cos(fcd) Sj = lcd * Sin(fcd) G1 = Ci * Sj - Cj * Si wbc = (Cj * (vxD - vxB) + Sj * (vyD - vyB)) / G1 wcd = (Ci * (vxD - vxB) + Si * (vyD - vyB)) / G1 vxC = vxB - wbc * lbc * Sin(fbc) vyC = vyB + wbc * lbc *Cos(fbc) G2 = axD - axB + wbc A 2 * Ci - wcd A 2 * Cj G3 = ayD - ayB + wbc A 2 * Si - wcd A 2 * Sj ebc = (G2 * Cj + G3 * Sj) / G1 ecd = (G2 * Ci + G3 * Si) / G1 axC = axB - ebc * lbc * Sin(fbc) - wbc A 2 * lbc * Cos(fbc) ayC = ayB - ebc * lbc * Cos(fbc) - wbc A 2 * lbc * Sin(fbc) End SubPrivate Sub RRR2()feg = pi + Atn((yG - yE) / (xG - xE))leg = Sqr((xG - xE) A 2 + (yG - yE) A 2)val = ((lef A 2 + leg A 2 - Ifg A 2) / (2 * lef * leg)) jfeg =Atn(-val / Sqr(-val * val + 1)) + 2 * Atn(1) fef = feg - jfeg xF = xE + lef * Cos(fef) yF = yE + lef * Sin(fef)If xF > xG And yF >= yG Then ' 第一象限ffg = Atn((yF - yG) / (xF - xG))ElseEnd IfIf xF < xG And yF >= yG Then ' 第二象限ffg = pi + Atn((yF - yG) / (xF - xG))ElseEnd IfCi = lef * Cos(fef)Si = lef * Sin(fef)Cj = lfg * Cos(ffg)Sj = lfg * Sin(ffg)G1 = Ci * Sj - Cj * Siwef = (Cj * (vxG - vxE) + Sj * (vyG - vyE)) / G1 wfg = (Ci * (vxG - vxE) + Si * (vyG - vyE)) / G1 vxF = vxE - wef * lef * Sin(fef) vyF = vyE + wef * lef * Cos(fef)G2 = axG - axE + wef A 2 * Ci - wfg A 2 * CjG3 = ayG - ayE + wef A 2 * Si - wfg A 2 * Sjeef = (G2 * Cj + G3 * Sj) / G1efg = (G2 * Ci + G3 * Si) / G1axF = axE - eef * lef * Sin(fef) - wef A 2 * lef * Cos(fef) ayF = ayE - eef * lef * Cos(fef) - wef A 2 * lef * Sin(fef) End Sub在此处键入公式。
142101+机械工程控制基础_学生用卷
吉林大学网络教育学院2019-2020学年第二学期期末考试《机械工程控制基础》大作业学生姓名专业层次年级学号学习中心成绩年月日作业要求：大作业要求学生手写完成，提供手写文档的清晰扫描图片，并将图片添加到word文档内，最终wod文档上传平台，不允许学生提交其他格式文件（如JPG，RAR等非word文档格式），如有雷同、抄袭成绩按不及格处理。
一名词解释题 (共10题，总分值30分 )1. 函数框图（3 分）2. 前向通路（3 分）3. 结构框图（3 分）4. 系统的幅频特性（3 分）5. 连续系统（3 分）6. 闭环系统的开环传递函数（3 分）7. 程序控制系统（3 分）8. 稳态响应（3 分）9. 开环控制系统（3 分）10. 偏差信号（或偏差）（3 分）二计算题 (共3题，总分值30分 )11. 设系统特征方程为2s3+4s2+6s=0,试用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别该系统的稳定性。
（10 分）12. 设系统特征方程为s4+6s3+12s2+10s+3=0,试用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别该系统的稳定性。
（10 分）13. 设系统特征方程为s4+5s3+2s2+4s+3=0,试用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别该系统的稳定性。
（10 分）三简答题 (共8题，总分值40分 )14. 请写出超前校正装置的传递函数，如果将它用于串联校正，可以改善系统什么性能？（5 分）15. 什么是反馈？为什么要进行反馈控制？（5 分）16. 反馈校正与串联校正相比，所具有的优点是哪些？（5 分）17. 在系统校正中，常用的性能指标有哪些？（5 分）18. 稳态误差和哪些因素有关？计算稳态误差的方法有哪几种？（5 分）19. 简述串联相位超前、相位滞后校正的优缺点。
（5 分）20. 简述波特图的绘制步骤。
（5 分）21. 系统时间响应的瞬态响应反映哪方面的性能？而稳态响应反映哪方面的性能？（5 分）。