中国大学mooc机电系统的建模、辨识与控制试题及答案-k8凯发

k8凯发-凯发官网入口理学问答 正文

2.转动机械系统的建模

机械系统建模单元测验

1、机械系统中刚度用于（ ）
    a、维持运动
    b、储存运动
    c、消除运动
    d、转换运动

2、机械系统中质量用于（ ）
    a、维持运动
    b、储存运动
    c、消除运动
    d、转换运动

3、机械系统中阻尼用于( )
    a、维持运动
    b、储存运动
    c、消除运动
    d、转换运动

4、串联弹簧的等效刚度是（ ）
    a、
    b、
    c、
    d、

5、下列哪个方程用于描述平面上滚动的轮子产生打滑的情况
    a、
    b、
    c、
    d、

6、如下系统的eom(运动方程)是（）
    a、
    b、
    c、
    d、

7、如图所示一个弹簧连接的蓄能器能被建模成液容。推导出这个蓄能器的集中液容cf 是 ( )
    a、
    b、
    c、
    d、

8、下列哪些元件可吸收能量（ ）。
    a、平动阻尼器
    b、轴承
    c、轴套
    d、弹性轴

9、如果系统建模列出的模型方程个数和未知变量的个数不相同，可以建立出这个系统的模型。

10、机械系统中阻尼可以消除能量。

11、机械系统的建模中，不需要规定参考点和正方向。

12、在建立模型时，得到的模型方程是 , 其中质量m认为是未知变量。

13、弹性轴可以看作是转动机械系统的弹簧。

14、1. 平动机械系统的基本建模元件是（），（），（）

机械系统建模单元作业

1、考虑如下汽车运动系统. fig1.1 simplified car movement schematic 系统输入是传递到轮子上的发动机力矩τ，均质轮通过刚度为k的弹簧连接到质量为的车身。阻尼力 表示作用在车身上的阻力。如图所示，轮子质量，饶中心的转动惯量i，半径r. 在正常行使情况下，轮子与地面没有打滑。参考位置定义为弹簧没有任何变形的位置。为了设计一个合适的控制器，有必要获得系统以车身速度 为输出的输入/输出模型。为解决这个问题，要求完成以下问题。 (a) 画出每个基本元件的受力分析图。 (b) 写出推导运动方程所需的每个方程，并定义输入量，输出量和中间未知变量。确保方程个数和未知变量的个数相等。 (c) 采用拉式变换获得如下形式的系统传递函数： 确定传递函数中系数, , , 的表达式。 (d) 写出系统基于传递函数获得的输入输出模型。

2、门架式吊车系统如图1和2所示，表示小车的位移，表示通过电机施加在小车上的作用力，θ表示摆杆相对于竖直轴的转角，为摆杆位移。机械系统在轨道上运行的小车及其带有少许阻尼的铰链连接的摆杆组成，为小车的质量，为小车与轨道之间的粘性摩擦力系数，为小车与轨道之间的库伦摩擦力，为摆杆的质量，l为摆杆的长度，i为摆杆相对于质心的转动惯量，为摆杆与小车之间旋转铰链连接的摩擦力矩的线性阻尼系数。为了控制这个系统，有必要对此系统建模并识别未知参数。按如下步骤建模： (a). 标出参考点和正方向，画出每个元件的受力分析图。不需要获得非线性库伦摩擦力的显示表达式，将fc看做系统的外部输入。 (b). 写出每个元件的动态方程和互联方程，确保方程个数等于未知变量的个数。 你会发现实际系统动力学有一些方程是非线性的，这超出了这门课的范畴。首先。假设摆杆的转动角较小，对较小的θ，，忽略所有高阶项以便获得1个线性近似模型。 (c). 我们对摆杆的末端运动感兴趣，输出是xp，获得系统的状态空间模型。 图1 图 2

4.机电系统的建模

电路-机械系统建模单元测验

1、1.电路系统中储存能量的元件是（ ）。
    a、电阻
    b、电容
    c、电感
    d、恒压源

2、1.电路系统中耗散能量的元件是( )。
    a、电阻
    b、电容
    c、电感
    d、恒流源

3、恒流源是保持元件上的（ ）不变。
    a、电压
    b、电流
    c、阻抗
    d、电容

4、恒压源是保持元件上（ ）不变。
    a、电压
    b、电流
    c、阻抗
    d、电容

5、电路系统的电荷类比于机械系统的( )。
    a、位移
    b、速度
    c、作用力
    d、质量

6、电路系统的电流类比于机械系统的( )。
    a、位移
    b、速度
    c、作用力
    d、质量

7、电路系统的电压类比于机械系统的( )。
    a、位移
    b、速度
    c、作用力
    d、质量

8、增大直流电机力矩常数的方法有（ ）。
    a、增加线圈长度
    b、增加线圈匝数
    c、增加线圈半径
    d、增加磁场强度
    e、增加线圈输入电压

9、基尔霍夫电压定律是闭环压降为零。

10、基尔霍夫电流定律是节点电流代数和为零。

11、任何情况下直流电机系统的力矩常数和反电动势常数是相同的。

12、如果电路时间常数和机械时间常数数量级相同，直流电机系统模型可以降阶。

13、直流电机系统中如果忽略电枢电感，当电压为阶跃输入时，电流达到稳态值不需要响应时间。

电路-机械系统建模单元作业

1、见如下电路原理图，推导以ei为输入，e0为输出的微分方程。

2、机械发电机可被用来收集与施加在其上作用力有关联的动能和将能量储存在电容中。一个基本的直线发电机用如下的带rc电路与质量粘性系统的机电耦合系统来表示。 假设系统中的电磁力fgen与电枢电流ia有关：， 由于机械运动产生的电动势eemf与机械系统的速度有关： (a) 获得与电容电压ec(s)和作用力f(s)有关的传递函数。 (b) 获得以作用力f(t)为输入，以电容电压ec(t)为输出的i/o模型。 (c) 获得在单位阶跃力f0 作用下电容上的稳态电压。

6.热系统建模

流体-热系统建模单元测验

1、下列哪些流体元件可以被看成是液容（ ）。
    a、节流阀口
    b、长管道
    c、液压腔
    d、喷嘴

2、下列哪些流体元件可以被看成是液感( )。
    a、节流阀口
    b、长管道
    c、液压腔
    d、喷嘴

3、水锤效应和哪个液压元件有关（ ）。
    a、液容
    b、液感
    c、c液阻
    d、恒流泵

4、下列哪个元件不存在于宏观热系统（ ）。
    a、热惯量
    b、热阻
    c、热容
    d、热源

5、如图所示的液压缸驱动系统，机液耦合子系统由哪组方程表示（ ）。
    a、，
    b、
    c、
    d、

6、下列哪些流体系统的元件可以被看成是液阻( )。
    a、节流阀口
    b、长管道
    c、液压腔
    d、喷嘴

7、敞开式油箱顶部有一浮动的负载质量m会改变其有效液容。

8、流体系统的体积流量类比于电路系统的( )。

9、流体系统的体积类比于电路系统的( )。

10、流体系统的压力类比于电路系统的( )。

11、热系统的热流量类比于电路系统的( )。

12、热系统的温度类比于电路系统的( )。

13、热阻元件的热传递形式有( ),( ),( )。

流体-热系统建模单元作业

1、考虑惯性负载m由如图所示的双出杆液压缸驱动。活塞面积a，前腔的流体液容为，后腔的流体液容为，活塞杆的阻尼系数为b。液压泵用来提供输入压力的流量，通过液阻留入液压缸的前向流量为, 通过液阻留出液压缸的后向流量为。我们的目标是确定供油压力以便使惯性负载m能定位在我们所期望的任意位置。为解决这个问题，我们需要对系统建模，输入是，输出是负载位移。 (a). 画出系统的等效电路原理图。 (b) 写出液压子系统，液压缸，机械子系统的元件方程和互联方程。 (c). 将a中的方程通过拉式变换转化成s域的代数方程，基于转化的方程，画出系统的方框图。在方框图上标明液压子系统，液压缸，机械子系统。 (d). 获得输入到输出的传递函数。 (e). 系统是稳定的吗？通过实施一定的供油压力psr系统能停在特定位置吗？

2、考虑如下由两个热容、三个热阻和两个热源组成的系统。假设系统的输出是相对温度，获得系统的i/o模型和传递函数。提示：系统的输入是,和. (a)画出其等效电路原理图 (b)写出系统的元件方程和互联方程。 (c)获得输入到输出的传递函数。