機(jī)電控制工程基礎(chǔ)作業(yè)-1.doc
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機(jī)電控制工程基礎(chǔ)作業(yè)-1.doc
機(jī)電控制工程基礎(chǔ)第1次作業(yè)第1章一、簡(jiǎn)答1什么是自動(dòng)控制? 2控制系統(tǒng)的基本要求有哪些?3什么是自動(dòng)控制系統(tǒng)?4反饋控制系統(tǒng)是指什么反饋?5什么是反饋?什么是正反饋?什么是負(fù)反饋?6什么叫做反饋控制系統(tǒng)?7控制系統(tǒng)按其結(jié)構(gòu)可分為哪3類?8舉例說(shuō)明什么是隨動(dòng)系統(tǒng)。9自動(dòng)控制技術(shù)具有什么優(yōu)點(diǎn)?10對(duì)于一般的控制系統(tǒng),當(dāng)給定量或擾動(dòng)量突然增加某一給定值時(shí),輸出量的暫態(tài)過(guò)程可能有幾種情況?二、判斷1自動(dòng)控制中的基本的控制方式有開(kāi)環(huán)控制、閉環(huán)控制和復(fù)合控制。 2系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)主要有調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量,穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)為穩(wěn)態(tài)誤差。 3如果系統(tǒng)的輸出端和輸入端之間不存在反饋回路,輸出量對(duì)系統(tǒng)的控制作用沒(méi)有影響時(shí),這樣的系統(tǒng)就稱為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。 4凡是系統(tǒng)的輸出端與輸入端間存在反饋回路,即輸出量對(duì)控制作用能有直接影響的系統(tǒng),叫做閉環(huán)系統(tǒng)。 5無(wú)靜差系統(tǒng)的特點(diǎn)是當(dāng)被控制量與給定值不相等時(shí),系統(tǒng)才能穩(wěn)定。 6對(duì)于一個(gè)閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng),如果其暫態(tài)過(guò)程不穩(wěn)定,系統(tǒng)可以工作。 7疊加性和齊次性是鑒別系統(tǒng)是否為線性系統(tǒng)的根據(jù)。8線性微分方程的各項(xiàng)系數(shù)為常數(shù)時(shí),稱為定常系統(tǒng)。 第2章一、簡(jiǎn)答1什么是數(shù)學(xué)模型?2建立控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的主要方法哪些?3什么是系統(tǒng)的傳遞函數(shù)?4單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為G(s),則其閉環(huán)傳遞函數(shù)是什么?5二階閉環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)型是什么?其中的變量有什么含義?6微分環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)表達(dá)式各是什么?7振蕩環(huán)節(jié)包含兩種形式的儲(chǔ)能元件,并且所儲(chǔ)存的能量相互轉(zhuǎn)換,輸出量具有振蕩的性質(zhì)。設(shè)振蕩環(huán)節(jié)的輸出量為xc,輸入量為xr,其運(yùn)動(dòng)方程式和傳遞函數(shù)是什么? 二、判斷 1 傳遞函數(shù)只與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān),與輸出量、輸入量無(wú)關(guān)。 2對(duì)于非線性函數(shù)的線性化方法有兩種:一種方法是在一定條件下,忽略非線性因素。另一種方法就是切線法,或稱微小偏差法。 3在自動(dòng)控制系統(tǒng)中,用來(lái)描述系統(tǒng)內(nèi)在規(guī)律的數(shù)學(xué)模型有許多不同的形式,在以單輸入、單輸出系統(tǒng)為研究目標(biāo)的經(jīng)典控制理論中,常用的模型有微分方程、傳遞函數(shù)、動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖、頻率特性等。 4. 控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差大小取決于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)和外輸入。 5傳遞函數(shù)是復(fù)變量s的有理真分式,分母多項(xiàng)式的次數(shù)n高于分子多項(xiàng)式的次數(shù)m,而且其所有系數(shù)均為實(shí)數(shù)。6在復(fù)數(shù)平面內(nèi),一定的傳遞函數(shù)有一定的零,極點(diǎn)分布圖與之相對(duì)應(yīng)。7傳遞函數(shù)是物理系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,但不能反映物理系統(tǒng)的性質(zhì),因而不同的物理系統(tǒng)不能有相同的傳遞函數(shù)。 8自然界中真正的線性系統(tǒng)是不存在的。許多機(jī)電系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)等,在變量之間都包含著非線性關(guān)系。 9實(shí)際的物理系統(tǒng)都是線性的系統(tǒng)。 10 某環(huán)節(jié)的輸出量與輸入量的關(guān)系為,K是一個(gè)常數(shù),則稱其為慣性環(huán)節(jié)。11.慣性環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)越大,則系統(tǒng)的快速性越好。 12系統(tǒng)的傳遞函數(shù)分母中的最高階若為n,則稱系統(tǒng)為n階系統(tǒng)13已知線性系統(tǒng)的輸入x(t),輸出y(t),傳遞函數(shù)G(s),則。14線性化是相對(duì)某一額定工作點(diǎn)進(jìn)行的。工作點(diǎn)不同,得到線性化微分方程的系數(shù)也不同。15若使線性化具有足夠精度,調(diào)節(jié)過(guò)程中變量偏離工作點(diǎn)的偏差信號(hào)必須足夠小。三、設(shè)某系統(tǒng)可用下列一階微分方程近似描述,在零初始條件下,試確定該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。四、如圖所示為一具有彈簧、阻尼器的機(jī)械平移系統(tǒng)。當(dāng)外力作用于系統(tǒng)時(shí),系統(tǒng)產(chǎn)生位移為xo。求該系統(tǒng)以xi(t)為輸入量,xo(t)為輸出量的運(yùn)動(dòng)微分方程式。 (五、下圖為一具有電阻電感電容的無(wú)源網(wǎng)絡(luò),求以電壓u為輸入,uc為輸出的系統(tǒng)微分方程式。 六、簡(jiǎn)化下圖所示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖,求系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。七、如圖所示的電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),其中ui為輸入電壓,uo為輸出電壓,試寫出此系統(tǒng)的微分方程和傳遞函數(shù)表達(dá)式。 八、在齒輪傳動(dòng)中,若忽略嚙合間隙,則主動(dòng)齒輪輸入轉(zhuǎn)速n1和從動(dòng)齒輪輸出轉(zhuǎn)速n2之間的關(guān)系為n2=Z1.n1/Z2,求其傳遞函數(shù)。G(s)=N2(s)/N1(s)=Z1/Z2式中 ZlZ2主動(dòng)齒輪齒數(shù)和從動(dòng)齒輪齒數(shù)之比。九、下圖所示RC網(wǎng)絡(luò),輸入為電壓ur,輸出為電壓uc,求其傳遞函數(shù)。