吉大控制工程基础(大作业)
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。
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。
吉林大学2019-2020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
吉林大学2019-2020学年第一学期期末考试《机械工程控制基础》大作业参考答案吉林大学网络教育学院2019-2020学年第一学期期末考试《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一、名词解释（每小题2分，共20分）1、自动控制：自动控制（automatic control）是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。
自动控制是相对人工控制概念而言的。
2、系统：系统一词来源于英文system的音译，即若干部分相互联系、相互作用，形成的具有某些功能的整体。
3、反馈：是系统与环境相互作用的一种形式。
4、开环控制系统：开环控制系统是指一个输出只受系统输入控制的没有反馈回路的系统。
在开环控制系统中，不把关于被控量的值的信息用来在控制过程中构成控制作用。
5、恒值系统：恒值控制系统的给定量恒定不变，如恒速，恒温，恒压等自动控制系统，这种系统的输出量也是恒定不变的。
6、随动系统：随动系统servo system，是一种反馈控制系统。
在这种系统中，输出量是机械位移、速度或者加速度。
因此随动系统这一术语，与位置或速度，或加速度控制系统是同义语。
在随动系统中，有一类，它的参考输入不是时间的解析函数，如何变化事先并不知道(随着时间任意变化)。
7、程序控制系统：这种系统的给定量是按照一定的时间函数变化的，如程序控制机床的程序控制系统的输出量应与给定量的变化规律相同。
8、连续系统：连续系统是系统状态随时间作平滑连续变化的动态系统。
包括由于数据采集是在离散时间点上进行而导致的非连续变化。
连续系统可用一组微分方程来描述。
9、采样系统或离散系统：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。
10、定常系统：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。
“控制工程基础”大作业
“控制工程基础”课程大作业一．题目：下图所示为打印机中打印轮控制系统的原理图。
系统由打印轮(负载)、直流电动机及用于速度反馈与位置反馈的增量编码器等组成。
1.对于编码器-误差检测器，有)()()(t t t o i e θθθ-=)()(t K t e e s θ=式中：-s K 编码器增益。
2.在位置控制方式中，处理器把编码器的输出与给定参考位置信号进行比较，再送出其偏差信号。
对于增益为A K 的功率放大器，有)()(t e K t e A a =对于永磁直流电动机，有⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫=+==-=+)()()()()()()()()()()(t T t B dt t d J t i K t T t K t e t e t e t i R dt t di L M M M a T M M b b b a a a a aωωω 式中：-b K 电动机反电动常数；-T K 电动机转矩常数；-M ω电动机转速； -M T 电动机输出转矩；-J 折算到电动机轴上的总转动惯量；-B 折算到电动机轴上的总粘性阻尼系数。
电动机输出量为：)()(),()(t t t dtt d M o M M θθωθ== 二．问题1. 请画出以)(t i θ为输入，)(t o θ为输出的系统动态结构图，进而自行选取一组参数写出系统的数学模型（传递函数，三阶）；2. 当0≈a L 时，重新求出系统简化的数学模型（传递函数，二阶）；3. 应用matLab 软件分析该二阶系统在不同参数模型下的单位阶跃响应曲线，从而分析系统的动态性能（N M t t t p s p r ,,,,等）；4. 应用matLab 软件对该二阶系统在不同参数模型下进行稳态分析（主要分析稳态误差）；5. 应用matLab 软件对该二阶系统在不同参数模型下进行频域分析（主要应用Bode 图进行分析，分析其稳定裕量）；6. 如参数模型不稳定或虽然稳定但性能指标（动态性能指标和稳态性能指标）不满足要求时，通过加入PID 控制使其稳定或满足性能指标要求，从而完成PID 校正设计。
控制工程基础吉林大学,网络教育,大作业答案
一简答题（每小题10分，共50分）1. 已知系统的传递函数写出极点和零点答：s+a=0 s=-a 时零点 （s+b ）(s+1)(s+5)=0 s=-b 或s=-1或s=-5 时极点2. 已知系统开环传递函数 ，写出开环增益和系统的型别。
答：开环增益是每个因式的常数项都为1，由此得到：)12.0)(1)(11.0(5)1(10++++s s s s a ，所以开环增益是2510=。
系统型别直接看开环传递函数的分母中包含积分项s 的阶数，此题中s 阶数为1，故型别为1型。
3. 有哪些建立控制系统数学模型的方法？答：建立控制系统的数学模型有两种基本方法：一种是根据控制系统内部的运动规律,分析各种变量间的因果关系而建立起来的系统的数学模型。
这种方法称为机理建模或理论分析法；另一种方法则是根据实际测试的数据或计算数据，按一定的数学方法，归纳出系统的数学模型，这种方法称为系统辨识法或试验分析法。
在对控制系统的运动机理、内部规律比较了解的情况下，适合应用机理建模法。
用这种方法建立的数学模型,能科学地揭示系统内部及外部的客观规律，因而代表性强，适应面广。
在系统运动机理复杂很难掌握其内在规律的情况下，往往需要按系统辨识的方法得到系统的数学模型，这种模型是根据具体对象而得出的，因而适应面较窄,通用性差。
4. 什么是控制系统的数学模型？答：控制系统的数学模型主要是指描述控制系统及其各组成部分特性的微分方程、状态空间表达式、差分方程、传递函数、频率特性以及基于神经网络、模糊理论而建立的模型等。
5. 什么是香农采样定理？答：香农采样定理:如果模拟信号(包括噪声干扰在内)频谱的最高频率为fmax,只要按照采样频率f>=2fmax 进行采样,那么采样信号就能惟一地复观.二 综合分析题（每小题25分，共50分）1. 设单位反馈系统的开环传递函数为试设计一串联超前校正装置，使系统满足如下指标：(1)相角裕度 ；(2)在单位斜坡输入下的稳态误差(3)截止频率2. 已知单位负反馈系统的开环传递函数G0（s）=，要求该系统在r（t）=Rt信号作用下稳态误差e ss（∞）=0，试设计串联校正环节。
控制工程基础大作业
控制工程基础（B ）大作业
一、 查阅相关资料，撰写读书报告
通过广泛的资料查阅，以论文形式就控制领域发展状况提交相关读书报告，以培养学生文献检索和阅读能力。
要求：至少阅读5篇2005年以后的文献资料，并在上交时附上相应的参考文献或网址，阅读报告的字数不得少于3000汉字。
二、 应用Matlab 软件绘制Nyquist 图及Bode 图
1、 自己从教材上的例题或者课后作业中选择一个系统，绘制其Bode 图。
2、 已知系统的开环传递函数为)
10)(5(100)(++=s s s k s G ，用Matlab 分别绘制k=1,8,20时系统Nyquist 图，并判断系统的稳定性。
试分析k 对系统稳定性的影响。
三、 控制系统典型环节性能分析
熟悉Matlab 软件Simulink 的基本使用方法，利用Simulink 建立各典型环节的仿真模型，并通过仿真得到各典型环节的单位阶跃响应曲线，给出各典型环节相关参数变化对典型环节动态性能的影响。
附：本课程成绩评定方法
考勤、课堂表现、平时作业、实验报告、大作业及期末考试相结合，其中：考勤、课堂表现、平时作业与实验报告占20%，大作业占30%，期末考试成绩占50%。
大作业以报告形式撰写，由各班长(或者学习委员)负责收齐打印稿和电子文档，并于6月14日上交，其中电子文档以班为单位打包后发送至邮箱： salarejiang@ 。
任课教师：江 丽
2012年4月。
吉林大学19秋学期《控制工程基础》在线作业一(1)答案
【奥鹏】吉大19秋学期《控制工程基础》在线作业一
试卷总分:100 得分:100
一、单选题（共14题，56分
1、二次欠阻尼系统的性能指标：上升时间、峰值时间和调整时间，反映了系统的（）。
A稳定性
B响应的快速性
C精度
D相对稳定性
[分析上述题目，并完成选择]
参考选择是：B
2、二阶系统的传递函数为G(s)=3/（4s2+s+100）,其无阻尼固有频率ωn是（）。
A10
B5
C2.5
D25
[分析上述题目，并完成选择]
参考选择是：B
3、一阶系统K/（1+Ts）的单位脉冲响应曲线在t=0处的斜率为（）。
AK/T
BKT
C-K/T2
DK/T2
[分析上述题目，并完成选择]
参考选择是：C
4、设系统的特征方程为D(s)=s3+14s2+40s+40τ=0，则此系统稳定的τ值范围为（）。
Aτ>0
B0<τ<14
Cτ>14
Dτ<0
[分析上述题目，并完成选择]
参考选择是：B
5、串联相位滞后校正通常用于（）。
A提高系统的快速性
B提高系统的稳态精度
C减少系统的阻尼
D减少系统的固有频率
[分析上述题目，并完成选择]
参考选择是：B
6、一阶系统的传递函数为15/(4s+5),则系统的增益K和时间常数T依次为（）。
A3.75，1.25
B3，0.8
C0.8,3
D1.25,3.75。
吉大20年4月课程考试《机械工程控制基础》离线作业考核要求
吉林大学网络教学学院
2019-2020学年榜首学期期末考试《机械工程操控基础》大作业
学生名字专业
层次年级学号
学习中间分数
年月日
作业完结要求：大作业要肄业外行写，供给手写文档的明晰扫描图像，并将图像增加到word 文档内，终究wod文档上载渠道，不答应学生提交其他格局文件（如JPG，RAR等非word 文档格局），如有相同、抄袭分数按不及格处理。
一、名词解说（每小题2分，共20分）
1、自动操控
2、系统
3、反应
4、开环操控系统
5、恒值系统
6、随动系统
7、程序操控系统
8、接连系统
9、采样系统或离散系统
10、定常系统
二、简答题（（每小题6分，共60分）
1、啥是反应？为何要进行反应操控？?
2、求拉氏反变换的方法有哪些？?
3、简述串联相位超前、相位滞后校对的优缺陷。
?
4、简述开环与闭环的差异。
?
5、简述传递函数的性质。
6、简述方框图的构成。
7、简述结构图具有的特色。
8、简述奈奎斯特图的制作过程。
9、简述波特图的制作过程。
10、试写出PID操控器的传递函数。
三、计算题（每小题10分，共20分）
1、设系统特征方程为s4+5s3+2s2+4s+3=0,试用劳斯-赫尔维茨安稳判据区分该系统的安稳性。
2、设系统特征方程为2s3+4s2+6s=0,试用劳斯-赫尔维茨安稳判据区分该系统的安稳性。
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二 综合分析题（每小题 25 分，共 50 分）
1. 设单位反馈系统的开环传递函数为 指标： (1)相角裕度 ；
试设计一串联超前校正装置，使系统满足如下
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(2)在单位斜坡输入下的稳态误差
2014-2015 学年第二学期期末《控制工程基础》大作业
(3)截止频率
2.已知单位负反馈系统的开环传递函数 G0（s）= 误差 ess（∞）=0，试设计串联校正环节。
2. 已知系统开环传递函数
，写出开环增益和系统的型别。
开环增益是这样确定的：每个因式的常数项都为 1，就以此题来说，分子的 s+10 可提出 10，分母的 0.1s+1 和 s+1 都符合标准写法，而 s+5 可提出一个 5 变成 0.2s+1，这样一来，分子除以分母就可写为 2（0.1s+1）/s（0.1s+1）（s+1）（0.2s+1）,所以它的开环增益为 2. 系统化简后为 2/s(s+1)(0.2s+1) 系统型别的确定：直接看开环传递函数的分母中包含积分项 s 的阶数，此题中 s 阶数为 1，故型别为 1 型。 3. 有哪些建立控制系统数学模型的方法？ 两大类（1）解析法：根据处理具体系统所服从的运动规律，运用适当的数学工具分别列写相应的运动 规律。（2）实验法：在系统内部关系十分复杂时，为了某特定目的，可以通过实验地手段，测量该系 统地输入输出量，然后运用“系统辨识”方法构建一个近似地数学模型。 4. 什么是控制系统的数学模型？ 答：数学模型是指控制系统设计依据的理论的计算原理、方法、工式等。比如很多闭环 调节控制的数学模型是 PID 算法。 5. 什么是香农采样定理？ 答：采样定理，又称香农采样定律、奈奎斯特采样定律，是信息论，特别是通讯与信号处理学科中的 一个重要基本结论.E. T. Whittaker（1915 年发表的统计理论），克劳德·香农 与 Harry Nyquist 都 对它作出了重要贡献。另外，V. A. Kotelnikov 也对这个定理做了重要贡献。
2014-2015 学年第二学期期末《控制工程基础》大作业
一简答题（每小题 10 分，共 50 分）
1. 已知系统的传递函数
写出极点和零点。
极点为： s bs 1s 5 0 ，所以 s b, s 1, s 5 ； 零点为： s a 0 ，所以 s a
k0 ，要求该系统在 r（t）=Rt 信号作用下稳态 s（Ts＋1）