机械工程控制基础试卷及答案
机械工程控制基础试卷
及答案
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《机械工程控制基础》
试卷（A 卷）
一、填空题（每空1分，共20分）
1、对控制系统的基本要求是 系统的稳定性 、 响应的快速性 、 响应的准确性 。
2、已知f(t)=t+1,对其进行拉氏变换L[f(t)]= 1/s 2+1/s 或者（1+s ）/s 2 。
3、二阶系统的极点分别为s 1=,s 2=4，系统增益为2，则其传递函数G(S)= 2/(s+(s+_4)
4、零频幅值A(0)表示当频率ω接近于零时，闭 环系统输出的幅值与输入幅值之比。
5、工程控制论实质上是研究工程技术中广义系统的动力学问题，机械工程控制就是研究系统、输入、输出三者之间的动态关系。
6、系统的频率特性求取有三种方法：根据系统响应求取、用试验方法求取和将传递函数中的s 换为 jw 来求取。
8、微分环节的控制作用主要有 使输出提前 、 增加系统的阻尼 、 强化噪声 。
9、二阶系统的传递函数为
2
22
2)(n
n n s s s G ωξωω++=，其中n
ω为系统的 无阻尼固有频率 ，当
10<<ξ时为 欠阻尼 系统。在
阻尼比ξ<时，幅频特性出现峰值，称谐振峰值，此时的频率称谐振频率ωr ＝221ξω-n 。 10、一般称能够用相同形式的数学模型来描述的物理系统成为相似系统。
11、对自动控制系统按照输出变化规律分为自动调节系统、随动系统、程序控制系统。
12、对积分环节而言，其相频特性∠G(jw)=-900。
二、名词解释（每个4分，共20分）
1、闭环系统：当一个系统以所需的方框图表示而存在反馈回路时，称之为闭环系统。
2、系统稳定性：指系统在干扰作用下偏离平衡位置，当干扰撤除后，系统自动回到平衡位置的能力。
3、频率特性：对于线性定常系统，若输入为谐波信号，那么稳态输出一定是同频率的谐波信号，输出输入的幅值之比及输出输入相位之差统称为频率特性。
专业班级： 姓名： 学号：
…………………………密………………………………封………………………………线…………………………
4
输出x
输入x
i
递函数5
三、分）1
特性2
211
)(ωωT u +=
虚频特性2
21)(ω
ω
ωT T v +-= 幅频特性2
211
)(ω
ωT j G +=，相
频特性ωωT j G arctan )(-=∠ 3、如图所示的机械系统，在质量
块m 上施加一个阶跃力x i (t)=3牛顿后，系统的时间响应x o (t)如右图所示，试写出系统的最大超调量M P ，峰值时间t p ，计算弹簧的刚度K 、质量块的质量m 和阻尼系数ξ的值。
根据牛顿定律，建立机械系统的动力学微分方程，得系统的传递函数为： G(S)=
m
k m cs s m k k k
cs ms s X s X i +
+=++=22
0*
11)()( 将上式与二阶系统传递函数的标准形式比较可知
（1）由响应曲线的稳态值（1cm ）求出k
由于阶跃力x i (t)=3N ，它的拉普拉斯变换Xi(S)=3,故
由拉普拉斯变换的终值定理可求的X 0（t ）的稳态输出值 因此，k=3N/cm=300N/m (2)由响应曲线可知道Mp=，t p =01s ，求取系统的n ω、ξ 由095.0%100*2
1/
==--ξξπe M P ，
得ξ=；由2
1ξ
ωπ
-=
n p t =
将ξ代入上式求得n ω=s (3)将n ω=s 和ξ=代入m k
n =ω ，mk
c 2=
ξ求得m=
根据m k n =ω mk
c
2=ξ可
知，使系统响应平稳，应增大ξ，故要使阻尼系数c 增大，质量减小；要使系统快速，应增大n ω，减小质量。弹簧的刚度k 一般由稳态值决定。为使系统具有好的瞬态响应性能应该减小质量，增大阻尼系数，在实践中经常采用轻质材料或空心结构减小质量。 五、求图示系统的传递函数G(s)=Xo (s)/ X i (s)。
根据系统结构特点，应先把图中的点A 前移至B 点，化简后，再后移至C 点，然后从内环到外环逐步化简，其简化过程如下图。 六、计算分析题
设系统的特征方程为D(S)＝S 5+3S 4+4S 3+12S 2-5S-15 试用Routh 表判别系统的稳定性，并说明该系统具有正实部特征根的个数。 解：根据特征方程的系数，列Routh 表如下：
S 5 1 4
-5 0
S 4 3 12 -15 0 S 3
由第二行各元素得辅助方程（2p=4,p=2）F(S)= 3S 4+12S 2-15=0 取F(S)对S 的导数，则得新方程 12S 3+24S ＝0 得如下的Routh 表
S 5 1 4 -5
S 4 3 12 -15 0 S 3 12 24 0 0 S 2 6
-15 0
S 1 54 0
S 0 -15
符号改变一次，系统不稳定
该系统具有正实部特征根个数为1。
机械工程控制基础(第六版)公式
机械工程控制基础（第六版）公式 1.典型时间函数的拉氏变换以及拉氏变换的性质 22222 1 111[1];[()]1;[];[]![sin ];[cos ];[]at n n L L t L t L e S S S a w S n L wt L wt L t S w S W S δ+= ===-===++ ①延迟性质：[()].()as L f t a e F S --= ②复数域的位移性质：[()]()at L e f t F S a -=+ ③相似定理：1[()]()S L f at F a a = ④微分性质：()12'(1)[()][](0)(0)(0)n n n n n L f t S F S S f S f f -+-+-+=---- 当初始条件为零时：()[()][]n n L f t S F S = ⑤积分性质：(1)()1[()](0)F S L f t dt f S S -+= +? 初始条件为零时：() [()]F S L f t dt S =? ⑥初值定理：0 (0)lim ()lim ()s t f f t SF S + + →+∞ →==;⑦终值定理：0 lim ()lim ()t s f t SF S →+∞ →= 2.传递函数的典型环节及公式 ①比例环节K ；②积分环节 1S ；③微分环节S ；④惯性环节11TS +；⑤一阶微分环节1TS + ⑥振荡环节 22 121 T S TS ζ++；⑦二阶微分环节2221T S TS ζ++；⑧延时环节S e τ- ⑨开环传递函数()()H S G S ； 其中G(S)为向前通道传递函数，()H S 为反馈传递函数 闭环传递函数() ()1()() G S G S H S G S = +闭 ⑩梅逊公式n n n t T ∑?= ? ； 1231i j k i j k L L L ?=-∑+∑-∑+ 其中：T ——总传递函数 n t ——第n 条前向通路得传递函数； ?——信号流图的特征式 3.系统的瞬态响应及误差分析 ①一阶系统传递函数的标准式()1 K G S TS = +， K 一般取1 ②二阶系统传递函数的标准式222 1 ().2n n n w G S k S w S w ζ=++; K 一般取1 ③2 1d n w w ζ=-；其中ζ为阻尼比，n w 为无阻尼自然频率，d w 为阻尼自然频率
机械工程师资格考试模拟试题(全)答案附录
机械工程师资格考试模拟试题（全）答案附录 机械工程师资格考试模拟试题（全） 答案附录 1尺寸线，尺寸边界线，螺纹牙底线及齿轮线均用（）画出。 2 采用第一视角投影法表示工件视图时，后视图在左视图的最（）。 3 金属材料的剖面线一般是与水平方向成45度的平行线，但在（）时，可画成与水平方向30度或45度的平行线。 4尺寸公差是指（）。 5 在金属及合金中，主要是（），但有时也不同程度混有其他键。 6 晶体的只要特征是具有一定的熔点，另一个特征是（）。 7 铁碳合金相图中，共析转变温度为（）。 8 含碳量〈（）为碳钢，〉（）为铸铁。 9 碳钢调质处理后获得的组织应为（）。 10 高速钢片铣刀淬火后其变形应采用（）最为有效。 11 中碳结构钢铸件、锻、轧件以及焊接件中出现的魏氏组织、粗大晶粒等地热缺陷和带状组织，通过（）处理可以消除这些缺陷。 12 38CrMoAl钢膛杆通嘸采用（）化学热处理。 13 汽车变速齿轮一般采用（）化学热处理。 14 碳钠米管的强度是钢的（）倍。 15 导光纤维的用途是（）。
16 可以进行切削加工、锻造、焊接、热处理的硬质合金是 （）。 17 汽车方向盘、飞机舱内的装饰板、隔音板窗框等最后使用质坚、性韧、钢度大的工程塑料（）。 18 内燃机火花塞选用（）陶瓷材料。 19 化工管道泵等要求耐腐蚀耐老化性能的零件，可选用（）工程塑料。 20 三大固体材料是指（） 21 测定金属材料化学成分最传统、较准确的方法是（）。 22 测定灰铸铁、轴承合金等具有粗大晶粒或组成相的金属材料的硬度及钢件退火、正火和调质后的硬度，多采用（）硬度计。 23 机床床身通常采用（）。 24 铁碳相图中有三条恒温转变线分别表示（）。 25 钢的淬硬性高低取决于（）。 26 淬火油槽的温度一般控制在（）以下。 27 铍青铜可采用（）强化。 28 为避免和减少钢件热处理时的氧化、脱氧最好采用（）。 29 高速钢直柄麻花钻采用（）化学热处理，耐用度最高。 30 65Mn钢弹簧类零件常用的强韧化的方法是（）。 31 机床导轨表面硬化最后采用（）热处理。 32 灰铸铁拉延模必须进行（）强韧化处理，才能显著提高模具寿命。 33 球墨铸铁制作拉延模时，经正火、回火后，还需进行（）化学热处理。 34 车床上加工外圆及孔时出现混乱波纹，是由于（）。 35 下述工件加工时哪一种（）采用顺铣方式较为适合。
机械工程控制基础课后习题答案
1控制论的中心思想是什么？ 答：通过信息的传递、加工处理和反馈来进行控制。 2机械工程控制论的研究对象及任务是什么？ 答：对象：机械工程技术。任务：（1）当系统已定，并且输入知道时，求出系统的输出，并通过系统的输出来研究系统本身的有关问题，即系统分析；（2）当系统已定，且系统的输出也已给定，要确定系统的输入应使系统的输出尽可能符合给定的最佳要求，即系统的最优控制；（3）当输入已知，且输出也是给定时，确定系统应使输出尽可能符合给定的最佳要求，即最优设计；（4）当输入与输出均已知时，求出系统的结构与参数，即建立系统的数学模型，此及系统识别或系统辨识；（5）当系统已定，输出已知时，以识别输入或输入中的有关信息，此即滤液与预测。 3什么是信息与信息的传递？试举例说明。 答：一切能表达一定含义的信号、密码、情报和消息都是信息。例如机械系统中的应力、变形、温升、几何尺寸与精度等，表明了机械信号、密码、情报或消息。 所谓信息传递，指信息在系统传递过程中以某种关系动态地传递，或称转换。例如机械加工工艺系统，将工件尺寸做为信息，通过工艺过程的转换，加工前后工件尺寸分布有所变化，这样，研究机床加工精度问题，可以通过运用信息处理和理论和方法来进行。 4什么是反馈与反馈控制？试举例说明。 答：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。如果反馈回去的讯号与原系统的输入讯号的方向相反（或相位差180度）则称之为“负反馈”；如果方向与相位相同，则称之为“正反馈”。例如人类最简单的活动，如走路或取物都利用了反馈的原理以保持正常的动作。人抬起腿每走一步路，腿的位置和速度的信息不断通过人眼及腿部皮肤及神经感觉反馈到大脑，从而保持正常的步法；人手取物时，手的位置与速度信息不断反馈到人脑以保持准确而适当地抓住待取之物。5日常生活中的许多闭环系统与开环系统，试举例说明。 答：开环系统：系统的输出量对系统无控制作用，或者说系统中无反馈回路。例如洗衣机，它按洗衣、清水、去水、干衣的顺序进行工作，无需对输出信号即衣服的清洁程度进行测量； 闭环系统：系统的输出量对系统有控制作用，或者说系统中存在反馈回路。例如液面调节器和以工作台的位置做为系统输出，通过检测装置进行测量，并将该信号反馈，进行控制工作台运动位置的CNC机床的进给系统。 6何谓控制系统？按是否存在反馈分哪些？ 答：控制系统指系统的输出，能按照要求的参考输出或控制输入进行调节。按是否存在反馈分为2种，即开环控制系统和闭环控制系统。 7拉氏变换的定义是什么？ 答：拉氏变换是分析研究线性动态系统的有力工具，将时域的微分方程变换为复数域的代数方程。 8什么是数学模型？ 答：数学模型是系统动态特性的数学表达式。建立数学模型是分析、研究一个动态特性的前提。 9传递函数的定义及特点是什么？ 答：定义：线性定常系统的传递函数，是初始条件为零，系统输出的拉氏变换比输入的拉氏变换。 特点：1）传递函数反应系统本身的动态特性，只与系统本身的参数有关，与外界输入无关；2）对于物理可实现系统，传递函数分母中的s的阶次n必不小于分子中的s的阶次m，即n大于等于m，因为实现的物理系统总是存在惯性，输出不会超前于输入；3
机械工程师资格考试试题及答案
技能资格考试 一、单项选择题（1～20题，每小题1分，21～50题，每小题2分，共计80分，请将正确选项填在 题后空格处） 1．在轴向视图中螺纹有效的终止界限（螺纹终止线）的表示应采用（D ）。 A．细实线B．虚线 C．点划线D．粗实线 2．图样中虚线与点画线重叠时应画（ B ）。 A．点画线B．虚线 C．不划线D．粗实线 3．对同一表面进行粗糙度测定时，评定参数Ra、Ry、Rz的数值大小关系是（ D ）。 A．Ra>Ry>Rz B．Ra
机械工程控制基础作业样本
2.1列写图2.1所示系统的微分方程。f(t)为输入，y 2(t)为输出 图2.2 2.3无源电网络如图2.3所示,电压u i(t), U2(t)分别为输入量和输出量。绘传递函数方框图，并求传递函数 2.4.已知机电系统如图2.4所示。求绘 制系统传递函数方框图 G(s) = X(s)/E(s) 提示：假定电磁线圈的反电势 线圈电流i 2对衔铁M产生 图2.3 并求传送函数 的力F o K2i2 图 2.1 2.2求图2.2所示无源电网络的传递函数,图中电压U i,U2分别是输入量和输出
3.1 一个系统的传递函数为 2.4 图
采用图1所示方法使新系统的过渡过程时间减小为原来的 0.1倍，放大系数不变, 求K)和K 的值 跃响应曲线如图2所示,图中t s1、t s2是曲线①、 ②的过渡过程时间 t p1、t p2、t p3是曲线①、 ②、③的峰值时间。在同一一 s 平面上画出3个闭环 G(s) 10 0.2s 1 3.2 3个二阶系统得传递函数均可写成G(s) S 2 2 它们的单位阶 n S 极点的相对位置 图2
3.3系统框图如图3所示,要求系统最大超调Mp= 16.3 %,峰值时间t p=ls .求 K 、 心。 图3 3.4控制系统如图4所示。 ⑴ 当K f = 0、K A = 10时,试确定系统的阻尼比、 无阻尼固有频率和在单位斜 坡输入作用下系统的稳态误差。 (2) 若要求系统阻尼比为0.6、K A = 10,试确定K f 值和在单位斜坡输入作用下系 统的稳态误差。 (3) 若在单位斜坡输入作用下，要求保持阻尼比为0.6,稳态误差为0.2,确定 K f 、 K A O 图 4
机械工程控制基础答案
《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。 下面推导一下动力滑台铣平面的数学模型。 a）动力滑台铣平面b）系统力学模型 系统输出量为)(t x，输入量为) f，根据力学相关规律推导出系统微分方程 (t
机械工程控制基础知识点汇总
机械工程控制基础知识点 ●控制论的中心思想：它抓住一切通讯和控制系统所共有的特点，站在一个更概括的理论高度揭示了它们的共同本质，即通过信息的传递、加工处理和反馈来进行控制。 机械工程控制论：是研究机械工程技术为对象的控制论问题。（研究系统及其输入输出三者的动态关系）。 机械控制工程主要研究并解决的问题：（1）当系统已定，并且输入知道时，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，即系统分析。（2）当系统已定，且系统的输出也已给定，要确定系统的输入应使输出尽可能符合给定的最佳要求，即系统的最佳控制。（3）当输入已知，且输出也是给定时，确定系统应使得输出金肯符合给定的最佳要求，此即●最优设计。（4）当系统的输入与输出均已知时，求出系统的结构与参数，即建立系统的数学模型，此即系统识别或系统辨识。（5）当系统已定，输出已知时，以识别输入或输入中得有关信息，此即滤液与预测。 ●信息：一切能表达一定含义的信号、密码、情报和消息。 信息传递/转换：是指信息在系统及过程中以某种关系动态地传递。 信息的反馈：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。如果反馈回去的讯号（或作用）与原系统的输入讯号（或作用）的方向相反（或相位相差180度）则称之为“负反馈”；如果方向或相位相同，则称之为“正反馈”。 ●系统：是指完成一定任务的一些部件的组合。 控制系统：是指系统的输出，能按照要求的参考输入或控制输入进行调节的。 开环系统：系统的输出量对系统无控制作用，或者说系统中无反馈回路的。闭环系统：系统的输出量对系统有控制作用，或者说，系统中存在反馈的回路。
机械工程控制基础期末试卷答案
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、 和 。 2． 按系统有无反馈，通常可将控制系统分为 和 。 3． 在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有 、 等。 4． 反映出稳态响应偏离系统希望值的程度，它用来衡量系统 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 。 7． 频率响应是线性定常系统对 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） 炉温控制系统 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 (a) (b) (c)
四、求拉氏变换与反变换(10分) 1．求[0.5]t te - l（5分） 2．求1 3 [] (1)(2) s s s - ++ l（5分） 五、化简图3所示的框图，并求出闭环传递函数（10分）
图3
六、图4示机械系统由质量m 、阻尼系数C 、弹簧刚度K 和外力)(t f 组成的机械动力系统。图4(a)中)(t x o 是输出位移。当外力)(t f 施加3牛顿阶跃力后(恒速信号)，记录仪上记录质量m 物体的时间响应曲线如图4（b ）所示。试求： 1）该系统的微分方程数学模型和传递函数；(5分) 2）该系统的自由频率n ω、阻尼比ξ；(2分) 3）该系统的弹簧刚度质量m 、阻尼系数C 、弹簧刚度k ；（3分） 4）时间响应性能指标：上升时间s t 、调整时间r t 、稳态误差ss e （5分）。 1.0 x 0 图4(a) 机械系统 图4（b ）响应曲线 图4
《机械工程控制基础》教学大纲
机械工程控制基础课程教学大纲 一、课程名称 机械工程控制基础Cybernetics Foundation for Mechanical Engineering 学时：40 二、授课对象 机械类各专业 三、先修课程 复变函数、积分变换 四、课程的性质、目标与任务 本课程侧重原理，其内容密切结合工程实际，是一门专业基础课。它是控制论为理论基础，以机械工程系统为研究对象的广义系统动力学；同时，它又是一种方法论。学习本课程的目的在于使学生能以动力学的观点而不是静态观点去看待一个机械工程系统；从整体的而不是分离的角度，从整个系统中的信息之传递、转换和反馈等角度来分析系统的动态行为；能结合工程实际，应用经典控制论中的基本概念和基本方法来分析、研究和解决其中的问题。这包括两个方面：①对机电系统中存在的问题能够以控制论的观点和思维方法进行科学分析，以找出问题的本质和有效的解决方法；②如何控制一个机电系统，使之按预定的规律运动，以达到预定的技术经济指标，为实现最佳控制打下基础。 五、课程的基本要求 1．对于建立机电系统的数学模型，有关数学工具（如Laplace变换等）的应用，传递函数与方框图的求取、简化与演算等，应有清楚的基本概念并能熟练掌握。 2．对于典型系统的时域和频域特性，应有清楚的基本概念并能熟练掌握。 3．掌握判别线性系统稳定性的基本概念和常用判据。 4．对于线性系统的性能指标有较全面的认识，了解并掌握系统的综合与校正的常用方法。 5．了解线性离散系统和非线性系统的基本概念和基本的分析方法。 6．对系统辩识问题应建立基本概念。 六、教学内容与学时分配 授课学时为40学时，实验8学时；复习、做习题、写实验报告等课外学时为50学时以上。
机械工程师资格考试试题及答案
机械工程师资格考试试题及答案
机械工程师资格考试 综合素质与技能（第一单元） 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷两部分。第Ⅰ卷1至7页，第Ⅱ卷8至11页，共120分。考试时间为180分钟。 第Ⅰ卷（共80分） 注意事项： 1．答第Ⅰ卷前，考生务必将密封线内的项目填清楚。2．每小题选出答案后，直接将答案填写在括号中，请务必填写清楚，不填或填写不清楚将不得分。 一、单项选择题（1～20题，每小题1分， 21～50题，每小题2分，共计80分， 请将正确选项填在题后空格处） 1．在轴向视图中螺纹有效的终止界限（螺纹终止线）的表示应采用（）。 A．细实线B．虚线 C．点划线D．粗实线 2．图样中虚线与点画线重叠时应画（）。 A．点画线B．虚线
3．对同一表面进行粗糙度测定时，评定参数Ra、Ry、Rz的数值大小关系是（）。 A．Ra>Ry>Rz B．Ra
机械工程控制基础第二版答案
Mavis [“了解时控甜岳抚的建申要求. 二、本章重点 门》学台茁峙息论的魂贞分崭：恳蛭帕动蕊特ft,洁息克》理聯倩J&庚槪的含止最幷件用. 律）草1815制泵規的赴本槪忠、基專虫呈.慕半如城特工怖厲理1迪制控钢系筑戶框擠》三，忒拿难点 ri^W.M^Jg.&^.SUMSESf 方if 團的检谢. M I I麼也娱木卷如l￡H讯h 1, B JJW示.旳了砾特搭申的jS!f .由戏控开衆苗週迪斷开唯加聽！S的电BL住隹川疾水耐*水報屮我岀緘水井帶克律水、.试说鹏该杀境工作原現非程出杲炕的力雀Hi. M 在电奧木理募貌中，水黠内的朮ifl需晏捋 欝?即木艳为矮桂对聚.水的耳薛S9UW 或用:为乐 蛻的監出址，股为丁‘*「（?" 辑人“.rtf P希斓的注 蘆i給定価、“扳为7/C）r±f 卑品因甫惶水繪内*迫下泮fit肖號康垛的丄！！丁 扰, 屿于」9） = 7\〔亡｝砒.壮轴的实环水迫境滞迫 元伴惟楷，舁捋实聒比ill轴牝感相康的it 慣号，与S1 艳开吴代先議定的倩号港行比牧而谒刖的債弄为#, 此时电加無胃不工作，忒轲中茁朮悅煤舟11需！^的退揮J jf!f使用热水井注人冷术廿，朮曲下斤，此肘^■JCKT.C C），*! 慎24*內平面旅事揑开柴工什.于用电SF.|t：?，电抑热器厅的农水珂内的4（进打加姑”使朮迅上札直科7*.CVV-7V CKOJ1E. IUR倒I, I.to所示. 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9．积分环节的对数幅频特性曲线是一条直线，直线的斜率为__－20__dB ／dec 。 10．二阶系统的阻尼比ξ为 _ 0_ 时，响应曲线为等幅振荡。 11．在单位斜坡输入信号作用下，Ⅱ型系统的稳态误差e ss =__0__。 12．0型系统对数幅频特性低频段渐近线的斜率为___0___dB/dec ，高度为20lgKp 。 13．单位斜坡函数t 的拉氏变换为 2 1s 。 14. 根据系统输入量变化的规律，控制系统可分为__恒值__控制系统、 ___随动___ 控制系统和程序控制系统。 15. 对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：稳定性、 __快速性__和准确性。 16. 系统的传递函数完全由系统的结构和参数决定，与__输入量、扰 动量__的形式无关。 17. 决定二阶系统动态性能的两个重要参数是阻尼系数ξ和_无阻尼 自然振荡频率w n 。 18. 设系统的频率特性Ｇ(j ω)=R(ω)+jI(ω),则幅频特性|G(j ω)|= )()(22w I w R +。 19. 分析稳态误差时，将系统分为0型系统、I 型系统、II 型系统…，这是按开环传递函数的__积分__环节数来分类的。 20. 线性系统稳定的充分必要条件是它的特征方程式的所有根均在复平面的___左___部分。 21．ω从0变化到+∞时，惯性环节的频率特性极坐标图在____第四 ____象限，形状为___半___圆。 22. 用频域法分析控制系统时，最常用的典型输入信号是_正弦函数_。 23．二阶衰减振荡系统的阻尼比ξ的范围为10<<ξ。 24．G(s)= 1 +Ts K 的环节称为___惯性__环节。 25．系统输出量的实际值与_输出量的希望值__之间的偏差称为误差。 26．线性控制系统其输出量与输入量间的关系可以用___线性微分__ 第一章绪论 1、控制论的中心思想、三要素和研究对象。 中心思想：通过信息的传递、加工处理和反馈来进行控制。 三要素：信息、反馈与控制。 研究对象：研究控制系统及其输入、输出三者之间的动态关系。 2、反馈、偏差及反馈控制原理。 反馈：系统的输出信号部分或全部地返回到输入端并共同作用于系统的过程称为反馈。 偏差：输出信号与反馈信号之差。 反馈控制原理：检测偏差，并纠正偏差的原理。 3、反馈控制系统的基本组成。 控制部分：给定环节、比较环节、放大运算环节、执行环节、反馈（测量）环节 被控对象 基本变量：被控制量、给定量（希望值）、控制量、扰动量（干扰） 4、控制系统的分类 1）按反馈的情况分类 a、开环控制系统：当系统的输出量对系统没有控制作用，即系统没有反馈回路时，该系 统称开环控制系统。 特点：结构简单，不存在稳定性问题，抗干扰性能差，控制精度低。 b、闭环控制系统：当系统的输出量对系统有控制作用时，即系统存在反馈回路时，该系 统称闭环控制系统。 特点：抗干扰性能强，控制精度高，存在稳定性问题，设计和构建较困难，成本高。 2）按输出的变化规律分类 自动调节系统 随动系统 程序控制系统 3）其他分类 线性控制系统连续控制系统 非线性控制系统离散控制系统 5、对控制系统的基本要求 1）系统的稳定性：首要条件 是指动态过程的振荡倾向和系统能够恢复平衡状态的能力。 2）系统响应的快速性 是指当系统输出量与给定的输出量之间产生偏差时，消除这种偏差的能力。 3）系统响应的准确性（静态精度） 是指在调整过程结束后输出量与给定的输入量之间的偏差大小。 第二章系统的数学模型 1、系统的数学模型：描述系统、输入、输出三者之间动态关系的数学表达式。 时域的数学模型：微分方程；时域描述输入、输出之间的关系。→单位脉冲响应函数复数域的数学模型：传递函数；复数域描述输入、输出之间的关系。 频域的数学模型：频率特性；频域描述输入、输出之间的关系。 2、线性系统与非线性系统 线性系统：可以用线性方程描述的系统。 重要特性是具有叠加原理。 3、系统微分方程的列写 4、非线性系统的线性化 5、传递函数的概念： 1）定义：初始状态为零时，输出的拉式变换与输入的拉氏变换之比。即 G(s) =Y(s)/X(s) 2）特点： （a）传递函数反映系统固有特性，与外界无关。 （b）传递函数的量纲取决于输入输出的性质，同性质的物理量无量纲；不同性质的物理量有量纲，为两者的比值。 （c）不同的物理系统可以有相似的传递函数，传递函数不反映系统的真实的物理结构。（d）传递函数的分母为系统的特征多项式，令分母等于零为系统的特征方程，其解为特征根。 （e）传递函数与单位脉冲响应函数互为拉氏变换与拉氏反变换的关系。 2007年11月机械工程师资格考试 综合素质与技能（第一单元） 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷。共120分。考试时间为180分钟。 第Ⅰ卷（共80分） 一、单项选择题（1～20题，每小题1分，21～50题，每小题2分，共计80分） 1．在工程图样上，齿轮分度圆的线型为 A）细点划线B）粗点划线C）细实线D）细虚线 2．尺寸Ф50H7的 A）上偏差、下偏差均大于0 B）上偏差为0，下偏差为负值 C）上偏差、下偏差均小于0 D）上偏差为正值，下偏差为0 3．图样上四个相同螺纹孔尺寸标注的正确方法是 A）4×M6 B）M6×4 C）4－M6 D）M6－4 4．表面粗糙度R a的数值是 A）以mm为单位B）以μm为单位 C）以nm为单位D）百分比数值 5．共析钢的室温金相组织为 A）珠光体B）渗碳体C）铁素体D）莱氏体 6．在大批量生产中，为减轻劳动强度、提高产品质量和生产效率，常用的热处理炉是 A）盐浴炉B）箱式炉C）保护气氛连续炉D）井式炉7．在液压系统中，控制油缸活塞运动的速度，一般采用 A）溢流阀B）调压阀C）节流阀D）单向阀 8．用于连接的普通螺纹与用于传动的丝杠相比较，其主要设计特点的差别是 A）强度高B）自锁性好C）效率高D）便于加工 9．当零件的两个加工表面的尺寸精度与形状精度的要求均很高，同时它们之间的位置精度要求也很高，在设计工艺过程和选择精基准时，遵循的基准选择原则是 A）基准重合B）基准统一C）自为基准D）互为基准 10．某机床主轴材料为38CrMoAlA，需渗氮处理。在进行该主轴工艺路线设计时，渗氮处理应安排在 A）粗加工前B）粗加工与半精车之间 C）粗磨与精磨之间D）半精车与粗磨之间 11．钎焊工艺方法是 A）钎料和焊件都熔化B）钎料和焊件都不熔化 C）钎料熔化，焊件不熔化D）钎料不熔化，焊件熔化 12．属于压焊的焊接方法是 A）摩擦焊B）气焊C）电弧焊D）埋弧焊 13．下列中属于技术发明的知识产权是 A）专利权B）著作权C）版权D）商标权 14．ISO14000标准是 A）环境管理领域的标准B）质量管理领域的标准 C）技术管理领域的标准D）工业管理领域的标准 15．加工一批轴类零件，比较理想的工序能力指数C P值是 A）0.6 B）1 C）1.33 D）2 《机械工程控制基础》试卷（A 卷） 一、填空题（每空1分，共20分） 1、对控制系统的基本要求是 系统的稳定性 、 响应的快速性 、 响应的准确性 。 2、已知f(t)=t+1,对其进行拉氏变换L[f(t)]= 1/s 2+1/s 或者（1+s ）/s 2 。 3、二阶系统的极点分别为s 1=?0.5,s 2=?4，系统增益为2，则其传递函数G(S)= 2/(s+0.5)(s+_4) 4、零频幅值A(0)表示当频率ω接近于零时，闭 环系统输出的幅值与输入幅值之比。 5、工程控制论实质上是研究工程技术中广义系统的动力学问题，机械工程控制就是研究系统、输入、输出三者之间的动态关系。 6、系统的频率特性求取有三种方法：根据系统响应求取、用试验方法求取和将传递函数中的s 换为 jw 来求取。 8、微分环节的控制作用主要有 使输出提前 、 增加系统的阻尼 、 强化噪声 。 9、二阶系统的传递函数为2 22 2)(n n n s s s G ωξωω++=，其中n ω为系统的 无阻尼固有频率 ，当10<<ξ时为 欠阻尼 系统。在阻尼比ξ<0.707时，幅频特性出现峰值，称谐振峰值，此时 的频率称谐振频率ωr ＝221ξω-n 。 10、一般称能够用相同形式的数学模型来描述的物理系统成为相似系统。 11、对自动控制系统按照输出变化规律分为自动调节系统、随动系统、程序控制系统。 12、对积分环节而言，其相频特性∠G(jw)=-900。 二、名词解释（每个4分，共20分） 1、闭环系统：当一个系统以所需的方框图表示而存在反馈回路时，称之为闭环系统。 2、系统稳定性：指系统在干扰作用下偏离平衡位置，当干扰撤除后，系统自动回到平衡位置的能力。 3、频率特性：对于线性定常系统，若输入为谐波信号，那么稳态输出一定是同频率的谐波信号，输出输入的幅值之比及输出输入相位之差统称为频率特性。 4、传递函数：在外界作用系统前，输入、输出的初始条件为零时，线性定常系统、环节或元件的输出x 0(t)的Laplace 变换X 0(S)与输入x i (t)的Laplace 变换X i (S)之比，称为该系统、环节或元件的传递函数G(S) 5、系统：由相互联系、相互作用的若干部分构成，而且有一定的目的或一定运动规律的一个整体，称为系统。 三、 分析题（每题6分，共12分） 1、分析人骑自行车的过程中，如何利用信息的传输，并利用信息的反馈，以达到自行车平衡的。（要求绘出原理方框图） 分析人骑自行车的过程中，如何利用信息的传输，并利用信息的反馈，以达到自行车平衡的。 解：人骑自行车时，总是希望具有一定的理想状态（比如速度、方向、安全等），人脑根据这个理想状态指挥四肢动作，使自行车按预定的状态运动，此时，路面的状况等因素会对自行车的实际状态产生影响，使自行车偏离理想状态，人的感觉器官感觉自行车的状态，并将此信息返回到大脑，大脑根据实际状态与理想状态的偏差调整四肢动作，如此循环往复。其信息流动与反馈过程可用下图表示。 2、 C(S),Y(S)为输出的闭环传递函数；(2)以N(S)为输入,当R(S)＝0时,分别以C(S),Y(S)为输出的闭环传递函数；(3)比较以上各传递函数的分母,从中可以得出什么结论。 (1)以R(S)为输入,当N(S)＝0时,C(S) ,Y(S)为输出的闭环传递函数； (2)以N(S)为输入,当R(S)＝0时,以C(S)为输出的闭环传递函数； 从上可知：对于同一个闭环系统，当输入的取法不同时，前向通道的传递函数不同，反馈回路的传递函数不同，系统的传递函数也不同，但系统的传递函数分母不变，这是因为分母反映了系统固有特性，而与外界无关。 四、计算题（每题10分，共30分） 1、求图所示两系统的传递函数,其中x i (t)、u i 为输入，x o (t)、u o 为输出 。(写出具体过程) 专业班级： 姓名： 学号： …………………………密………………………………封………………………………线………………………… )()()(1) ()()()()(2121s H s G s G s G s G s R s C s G C +==) ()()(1)()()()(211s H s G s G s G s R s Y s G Y +==)()()(1)()()()(212s H s G s G s G s N s C s G C +==)()()(1)()()()()()(2121s H s G s G s H s G s G s N s Y s G Y +-== 机械工程师资格考试模拟试题一 1．尺寸线，尺寸边界线，螺纹牙底线及齿轮线均用（）画出。 【答案】细实线 2．采用第一视角投影法表示工件视图时，后视图在左视图的最（）。 【答案】右侧 3．金属材料的剖面线一般是与水平方向成45度的平行线，但在（）时，可画成与水平方向30度或45度的平行线。 【答案】主要轮廓线与水平方向成45度 4．尺寸公差是指（）。 【答案】允许尺寸的变动量 5．在金属及合金中，主要是（），但有时也不同程度混有其他键。 【答案】金属键 6．晶体的只要特征是具有一定的熔点，另一个特征是（）。 【答案】各向异性 7．铁碳合金相图中，共析转变温度为（）。 【答案】727℃ 8．含碳量<（）为碳钢，>（）为铸铁。 【答案】2.11%，2.11% 9．碳钢调质处理后获得的组织应为（）。 【答案】索氏体 10．高速钢片铣刀淬火后其变形应采用（）最为有效。 【答案】回火矫正法 11．中碳结构钢铸件、锻、轧件以及焊接件中出现的魏氏组织、粗大晶粒等地热缺陷和带状组织，通过（）处理可以消除这些缺陷。 【答案】正火 12．38CrMoAl钢膛杆通常采用（）化学热处理。 【答案】渗氮 13．汽车变速齿轮一般采用（）化学热处理。 【答案】渗碳 14．碳钠米管的强度是钢的（）倍。 【答案】100 15．导光纤维的用途是（）。 【答案】传输能量 16．可以进行切削加工、锻造、焊接、热处理的硬质合金是（）。 【答案】钢结硬质合金 17．汽车方向盘、飞机舱内的装饰板、隔音板窗框等最后使用质坚、性韧、钢度大的工程塑料（）。 【答案】ABS塑料 18．内燃机火花塞选用（）陶瓷材料。 【答案】氧化铝 19．化工管道泵等要求耐腐蚀耐老化性能的零件，可选用（）工程塑料。 【答案】聚四氟乙烯 20．三大固体材料是指（） 【答案】金属材料，陶瓷材料，高分子材料 21．测定金属材料化学成分最传统、较准确的方法是（）。 【答案】化学分析法 22．测定灰铸铁、轴承合金等具有粗大晶粒或组成相的金属材料的硬度及钢件退火、正火和调质后的硬度，多采用（）硬度计。 【答案】布氏 23．机床床身通常采用（）。 【答案】灰铸铁 24．铁碳相图中有三条恒温转变线分别表示（）。 【答案】包晶转变，共析转变，共晶转变 25．钢的淬硬性高低取决于（）。 【答案】钢的含碳量 26．淬火油槽的温度一般控制在（）以下。 【答案】80℃ 27．铍青铜可采用（）强化。 【答案】固溶时效 28．为避免和减少钢件热处理时的氧化、脱氧最好采用（）。 【答案】真空炉 29．高速钢直柄麻花钻采用（）化学热处理，耐用度最高。 【答案】氧硫碳氮硼共渗 30．65Mn钢弹簧类零件常用的强韧化的方法是（）。 【答案】等温淬火 31．机床导轨表面硬化最后采用（）热处理。 【答案】超音频淬火 32．灰铸铁拉延模必须进行（）强韧化处理，才能显著提高模具寿命。 【答案】铬铌共渗 33．球墨铸铁制作拉延模时，经正火、回火后，还需进行（）化学热处理。 【答案】氮碳共渗 34．车床上加工外圆及孔时出现混乱波纹，是由于（）。 【答案】车床主轴轴向窜动大 35．下述工件加工时哪一种（）采用顺铣方式较为适合。 【答案】不易夹紧的平板类工件 36．哪一种因素最可能引起外圆磨削时工件表面烧伤（）。 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 )x ()(x m 21211122x c x x k x m -+-+= 传递函数 k cs k cs s m s x s + + + + = 2 2 2 1 1 s m ) ( ) ( x 悬架系统传递函数框图 (2) ) ( ) ( )s( 2 1 c b 2 1 2 2 2 1 b 2 1 K cs s m K K K K K cs s m K cs s m K K K K G b + + + + + + + = 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;机械工程控制基础考试题完整版01
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