机械控制工程试卷一及其答案详解
机械控制工程试卷一及其答案详解
一、 分析题 （本题共1小题，共10分）
试分析图1.1所示发动机离心调速系统的工作原理，并按输出量的变化规律看，判断它属于什么类型的控制系统。
图1.1 发动机离心调速系统
一、分析题（本题共1小题，共10分）
(1) 答案要点：作用在发动机输出轴上的负载减小时，实际输出转速ω会超过设定转速，此时离心机构滑套会上移，从而带动杠杆右侧升高，使得液压滑阀上移高压油进入油缸上侧油箱，推动动力活塞下移，致使油门关小，输出转速ω减小。（6分）
(2) 答案要点：直到杠杆恢复水平，液压滑阀回复到中位，ω回到设定值，自动调节结束。（2分）
(3) 答案要点：作用在发动机输出轴上的负载增大时，自动控制原理同上。(1分)
(4) 答案要点：它属于自动调节系统（恒值系统）。（1分）
二、图解题（本题共3小题，共20分）
1、图2.1为一个反馈控制系统的开环Nyquist 曲线，根据图上已知的条件，试
用奈氏判据判定该闭环系统的稳定性。（5分）
2、图2.2所示为某一阶系统的单位阶跃响应曲线，求该系统的传递函数G (s ) 。（5分）
图2.1
x i (t )
5
3、某单位负反馈系统的开环传函是最小相位传递函数，由实验得到其开环对数幅频特性曲线，经修正得到其渐近线如图2.3所示，试确定该系统的开环传递函数G K (s ) ，（若有二阶振荡环节，其阻尼比ζ=0.5）（10分）
L (ω-图2.2 -
二、图解题：（本题共3小题，共20分）
1、（5分）（1）答案要点：从图上分析，N ＝－1＋1＝0。（3分）
（2）答案要点：因为P ＝0，所以P ＝2N ＝0，所以系统稳定。（2分）
2、（5分）（1）答案要点：该一阶系统的传递函数为G (s ) =K ；（1分） Ts +1
（2）从图上分析稳态值为5，由此可知K ＝5；（2分）
（3）响应曲线在0时刻的切线与稳态值相交于t ＝2s 处，该值为T ，即T ＝2s ，故系统传递函数为G (s ) =5。（2分） 2s +1
3、（10分）（1）答题要点：从图上可知，该开环传递函数含有一个积分环节、一个比例环节、一个惯性环节、一个导前环节和一个振荡环节。（1分）
∴T 1＝1，G 1(s ) =（2）答题要点：惯性环节，ωT 1=1，1；（2分） s +1
导前环节，ωT 2=2，（2分） ∴T 2＝0. 5，G 2(s ) =0. 5s +1；
∴T 3＝0. 125，G 3(s ) = 振荡环节， ωT 3=ωn =8，64；（2分） s 2+8s +64
比例环节，低频段L (ω) ＝20lg K －20lg ω，由图可知，20lg K －20lg1＝20，故K ＝10；（2分） 故其G K (s ) ＝640(0. 5s +1) ；（1分） s (s +1)(s 2+8s +64)