20年7月考试《机械工程控制基础》考核作业.doc

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学习中心 院校学号 姓名 东 北 大 学 继 续 教 育 学 院机械工程控制基础试 卷(作业考核 线上2) A 卷(共 4 页)总分题号一二三四五六七八九十得分一、简述如图1所示电冰箱制冷系统的工作原理,并画出系统方框图。(15分)图1 电冰箱制冷系统示意图 答系统的控制任务是保持冰箱内温度等于给定温度,冰箱体是被控对象,箱内温度是被控量,希望的温度为给定量由电位器的输出电压对应给出。工作原理温度控制器中的双金属温度传感器测量元件感受冰箱内的温度并将其转换为电压信号,与控制器旋钮设定的电位器输出电压对应于希望温度相比较,构成偏差电压表征实际温度与希望温度的偏差,控制继电器。当大到一定值时,继电器接通,压缩机启动,将蒸发器中的高温低压制冷剂送往冷却器散热,降温后的低温低压制冷剂被压缩成低温高压液态进入蒸发器,急速降压扩散成气体,吸收箱体内的热量,使箱体的温度下降;而高温低压制冷剂又被吸入冷却器。如此循环,使冰箱达到制冷的效果。在这里,继电器、压缩机、蒸发器、冷却器所组成的制冷剂循环系统起执行元件的作用。系统的方块图如下图所示。二、求图2所示系统的数学模型和传递函数。(10分)图2 答由图可得 , , 对上面三式分别进行拉氏变换,得,,消去、,得此电路的传递函数三、系统结构框图如图3所示,请化简方框图,并求出传递函数。(10分)图3 答 四、试用劳斯-胡尔维茨稳定判据判定闭环系统的稳定性。(10分)答由题给出的条件,可求出系统闭环传递函数;所以 根据劳斯-胡尔维茨稳定判据的条件,满足要求;还需满足。由,知。所以系统不稳定。五、某单位负反馈系统闭环传递函数为,试证明系统对单位斜坡输入响应的稳态误差为零。(10分)答将闭环传递函数化为单位反馈形式,则由可看出,本系统为型系统。当斜坡输入时,误差系数稳态误差 。所以得证。六、系统结构图如图4所示。当时,试求系统的稳态输出;系统的峰值时间,超调量,调整时间;并概略绘出系统输出响应曲线。(15分)图4答(1)将系统方框图化简后得系统的传递函数为当时,系统的稳态输出为 (2)由得 ,, 3 绘制图形如下 yt1.291.11t1.21A3-7七、单位负反馈最小相位系统校正前、后的开环对数幅频特性如图5所示。(1)求串联校正装置的传递函数。(2)求串联校正后,使闭环系统稳定的开环增益K的值。(共15分) 图5答(1)求串联校正装置的传递函数。由图E8.10知,校正前系统的开环传递函数为式中可由低频段求出, 校正后系统的开环传递函数为由图E7.10知,在时,开环对数幅值,即,故, 根据,则有(2 求串联校正后,使闭环系统稳定的开环增益K的值。根据校正后系统的开环传递函数,其相频特性为运用三角公式并整理,得当相角为时,有解得。此时幅值为即将开环增益增大倍,系统处于临界稳定状态。根据频率稳定判据,当即时,对数频率特性曲线不穿越-180o线,系统稳定。八、某系统开环传递函数为,试绘制出该系统的Bode图。(15分)课程名称机械工程控制基础8
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