第6章 关于帧的基本控制

第6章关于帧的基本控制

本章学习指引：

了解用来控制帧的常用函数和属性

掌握loading的制作原理以及测试方式

在实际的应用中，如果对Flash的帧不加控制，Flash总是从第一帧运行到最后一帧，然后再从第一帧开始，这样周而复始。如果想在Flash中开发交互的应用时候，这显得极不可控，为此必须掌握如何对Flash的帧进行控制，只有灵活的控制好每一帧，才能实现自己想要的Flash动画。

6.1帧的属性

Flash中，影片本身也可以被抽象为一种对象，它具备的属性将都具备全局变量的作用范围。在整个动画中，都可以被调用，掌握这些属性对控制整个动画的整体非常重要。

_currentframe：只读属性，返回当前帧的编号，如果直接使用该属性，返回的是主时间轴的当前帧。

_totalframes：只读属性，返回总的帧数，如果直接使用该属性，返回的是主时间轴的总帧数。

_framesloaded：用来获取已经下载的帧数。此属性只能用来获取。

下列示例使用_framesloaded属性和nextFrame()方法，判断动画是否被载入，如果载入了，则执行nextFrame()方法，否则将执行this.gotoAndPlay(1);继续跳转到第1帧，等待加载。这段代码只要添加到时间轴的第2帧即可。

if (this._framesloaded >= 3) {

this.nextFrame();

} else {

this.gotoAndPlay(1);

}

6.2有关帧控制的方法

整个动画作为一个标准的对象，除了具备上述的属性外，它还具备下面的方法：

（1）stop()：停止当前正在播放的影片剪辑。如果直接使用该方法，将停止主时间轴的影片剪辑，如果使用影片剪辑的名称调用，则停止相关的影片剪辑。

例：mc.stop()

意思是停止影片剪辑mc的播放。

（2）nextFrame()：将播放头转到下一帧并停止。

（3）prevFrame()：将播放头转到前一帧并停止

（4）gotoAndPlay（参数1）：该命令使影片从当前帧跳转到指定的任意一帧。可以用帧编号或帧标签指定一帧。

参数1：某个帧的编号或者帧的标签

例：gotoAndPlay(9);

表示跳转到第9帧继续播放

gotoAndPlay("myFrame");

表示跳转到标签为“myFrame”的帧继续播放

如果影片中不止一个场景，也可以指定要跳转到的特定场景的特定帧。如果gotoAndPlay()命令中只有一个参数，Flash将认为它代表某个帧；如果有两个参数，第1个参数将作为场景名，第2个参数代表该场景中的帧。如下所示：

gotoAndPlay("myScene", 1);

它表示跳转到场景myScene的第1帧继续播放。

（5）gotoAndStop（参数1）：跳转到某个帧并停止。

参数1 ：某个帧的编号或者帧的标签。

例：gotoAndStop(3)

表示跳转到第3帧，并且停在该帧。

gotoAndStop(“myFrame”)

表示跳转到帧标签为“myFrame”的帧上，并停在那。

（6）getTimer()：是从Flash开始运行计时的，返回影片播放后所经过的时间，单位为ms。所以如果要用getTimer()来计时，就得用后面的时间减去前面的时间才行。

（7）getBytesTotal()：返回动画影片的总容量。

（8）getBytesLoaded()：该函数是用来获取动画或是电影剪辑的已下载总字节数，如果是外部动画将返回动画的总字节数。当然可以通过对文件的大小来观察动画的总字节数，但对于网络上使用浏览器的用户来说，动态显示文件大小是很有必要的。此外，getBytesLoaded （）函数还可以用于更加精确的动画预载（Loading）设计，因为它并不像_framesloaded属性是获取影片的总帧数，而是以字节作为单位获取。如果说动画的最后一帧将是一个大型的图像或是声音角色的话，那么_framesloaded所获得的已下载帧的百分比将不准确，getBytesLoaded（）有效的弥补了此方面的不足。例：

i=_root.getBytesTotal();

if(_root.getBytesLoaded()>=1000000){

n=_root.getBytesLoaded();

if(n<=i/4){

_root.stop();

trace("下载了1M，还不到四分之一，动画太大，下载时间会很长，是否继续？")

}

}

此句的意思为当动画下载到1MB时，比较是否已经下载了动画的四分之一，如果是，停止动画的播放，在调试窗口显示“下载了1M，...”等字符串，根据动画中的其他行为判断是否继续播放。此例也可以通过动态文本框显示已经下载的文字数，假设在动画的主场景中有一个变量名为text的动态文本框变量，那么如下的代码：

_root.text=_root.getBytesLoaded();

if(_root.getBytesLoaded()>=_root.getBytesTotal()){

gotoandplay(3);

}else{

gotoandplay(1);

}

可是使得动态文本框会动态显示已经下载的字节数为用户服务。用户也会了解在动画的下载过程中动态的进度了。

6.2.1 简易电子相册的制作

图片的使用可以使网站更加活泼，图片本身的呈现方式也是五花八门，这些图片展示方式中使用了很多的技术，有基于JavaScript技术的，也有基于Flash的，不管是哪种，都是为了更加合理、炫酷，以提升用户体验为目的的操作。

实例1简易电子相册的制作

实例目的：通过按钮实现对帧的控制

实例重点：通过按钮的编程对帧进行控制，以及按钮如何控制输入文本框和动态文本框。实例步骤：

步骤一：准备工作

（1）打开Flash，执行【文件】|【新建】命令，新建一个影片文档，其余设置保持默认值，并通过按【Ctrl+S】，将该文件保存为“简易相册.fla”。

（2）通过该Flash的库面板左下方的按钮“”，新建三个按钮元件：“下一张”、“上一张”、“跳转”。

（3）把素材文件夹“fla\第6章\简易相册”中所有的7副图片导入到库，在时间轴上把【图层1】命名为【图片】，依次插入7个关键帧，并将7张图片依次拖放到这些关键帧中。（4）依次单击上述的每个关键帧，对图片进行大小的调整和位置的调整。如图6-1所示：锁定图片的纵横比，将图片的宽度调节为550，并将标识每副图片位置的【X】、【Y】都设为0（Flash舞台的原点是（0,0））。

图6-1 图片的位置和属性

步骤二：编写代码

（5）在图层【图片】的上方，添加一个图层【as】，为了使得Flash刚刚播放的时候，就停在第1帧（第1副图片），所以在该层的第1个关键帧里写入代码：stop()。

（6）在图层【图片】的上方，再添加一个图层【按钮】，将制作好的按钮“上一张”，“下一张”从库中拖放到该层的舞台上，分别对“上一张”按钮写入程序：

on(realease)

{

prevFrame() //播放上一帧

}

对“下一张”按钮写入程序:

on(realease)

{

nextFrame() //播放下一帧

}

步骤三：增加图片位置提示功能

（7）在图层【图片】的上方，再添加一个图层【文本框】，在舞台上绘制一个动态文本框，名称为“cf”，字体格式为：“黑体，26号”，属性设置如下图6-2所示。

图6-2 动态文本框属性

（8）为了使得Flash刚播放时就显示图片的顺序，在“as”图层的第一帧追加如下的代码： //显示当前第几副图片以及显示总图片数量

cf.text=_currentFrame + “/” + _totalframes

（9）为了使得在上下翻阅图片的时候，这个提示都动态的发生变化，准确反映图片的位置，所以对上述两个按钮也需追加如下的代码：

cf.text=_currentFrame + “/” + _totalframes

步骤四：增加图片跳转功能

（10）在【文本框】图层，舞台下方插入一个输入文本框，命名为“page”，在该输入文本框右边插入一个自制按钮“跳转”。

（11）为了实现当单击“跳转”按钮的时候能够自动跳到相应的图片，对“跳转”按钮进行如下的编程：

on(release)

{

var i

i=page.text

gotoAndStop(parseInt(i))

cf.text=_currentFrame + “/”+ _totalframes

}

（12）实例制作完成后，整个图层结构如下：

图6-3 实例1图层结构

（13）执行【控制】|【测试影片】命令（快捷键Ctrl+Enter），观察动画效果，如果要导出Flash的播放文件，执行【文件】|【导出】|【导出影片】命令。按【Ctrl+回车】测试效果如图6-4所示。

图6-4 实例演示效果

实例总结：

该实例的重点：掌握通过控制帧实现简易相册的原理。

6.3 Loading的制作

所谓Loading，就是Flash动画在网络上的预载。主要是指在网上观看Flash电影时，有时由于文件太大，或是网速限制，需要装载一段时间才能播放，但由于这个Loading所需的时间对于用户来说是未知的，所以在Flash电影装载过程中，如果没有任何提示，多数用户都不会有足够的耐心在面对空白的网页许久仍继续等待。

制作Loading，就是要告诉用户目前Flash电影的装载情况，哪怕做的Loading只是简单的一个小动画，都会起到很好的效果。在使用本地机时，不会存在Loading的问题，因为本地机既充当服务器又充当客户机的时候，网速是非常快的，几乎没有任何延时。这样在本地演示Flash的时候，就不会存在预载的情况，但可以使用Flash软件模拟网页下载环境，设置极低的网速进行调试。

Loading网页预载程序是网页动画中的一个关键，因为即便是Flash生成的文件很小，一旦把它放置到网络上，就必须要考虑用户的广泛性和异样性。例如，使用调制解调器的用户速度还是非常慢，这部分用户也需要被考虑。如果没有一个预载的过程，动画观看起来也不会很流畅。而在动画中加入了大量的声音和图像的动画，没有了Loading将不会流畅的展现在用户眼前。

Loading分成两种，一种是没有下载进度提示的，另一种是精确显示下载进度的。可以根据需要分别使用，也可以结合两者，或许可以得到更好的效果。下面就来分别介绍这两种Loading的制作，在这里为了教学，选用的都是比较简单的Loading示例，不过制作Loading 的方法大同小异，大家在实际制作中可以充分发挥想象，创做出好的Loading来的，一个好的Loading对于整部影片也有画龙点睛的作用。

6.3.1 模糊Loading的制作

实例2：基于_framesloaded的模糊Loading制作

实例目的：掌握_framesloaded的应用

实例重点：掌握使用模拟下载进行调试的方法

实例步骤：

(1)打开“fla\第6章”的文件“模糊Loading制作.fla”，将【图层1】的名称修改为【loading】，

打开该Flash的库面板，将影片剪辑“loadman”拖入到舞台中，在第2帧插入关键帧。（2）在【loading】图层的上方，新建一个图层，命名为【正文】，在该图层的第3帧处（保持前2帧空白），将“fla\第6章\树.jpg”导入到舞台，并在第100帧处插入关键帧，使得第3帧到第100帧的舞台上都是树的图片，这样做的目的是模拟真正的Flash的容量以及帧的总数。

（3）在【正文】图层的上方，新建一个图层，命名为【as】，在该图层的第1帧，输入如下的代码：

if(_framesloaded==_totalframes)

gotoAndPlay(3)

上述代码的意思是如果载入的帧数等于总的帧数，即Flash预载完成，则跳转到第3帧开始执行，而第3帧恰恰是正文的开始。如果载入的帧数不等于总的帧数，则无任何动作，鉴于Flash还要继续执行的特点，所以代码虽然没有规定动作，但是Flash 将继续执行第2帧。

第2帧输入如下的代码：

gotoAndPlay(1)

这句代码的意思当Flash执行到第2帧的时候，将无条件的回转到第1帧，这样实际上形成了一个循环过程。

（4）实例制作完成后，整个图层结构如下：

图6-5 实例的图层结构

（5）执行【控制】|【测试影片】命令（快捷键Ctrl+Enter），观察动画效果，如果要导出Flash 的播放文件，执行【文件】|【导出】|【导出影片】命令。按【Ctrl+回车】测试效果如图6-6（左）所示。

图6-6 实例的图层结构

（6）打开图6-6（左）所示的菜单【视图】|【下载设置】|【T1（131.2kb/s）】，进行模拟的下载设置，因为即使容量再大的Flash，如果在本地进行测试，下载也是瞬间完成的，这将无法查看预载的情况。图6-7（左）是在带宽为“131.2KB/S”下的预载画面，经过5-6秒钟的预载将显示如图6-7（右）所示的正文画面：

图6-7 实例在模拟下载环境中的演示效果

实例总结：

该实例的重点：掌握如何模拟Flash的下载环境，以测试预载效果。掌握制作模糊Loading 的思路。

6.3.2 精确Loading的制作

上一小节介绍了如何制作模糊的Loading，在这节中，将继续探究关于Loading的制作，在预载过程中，如何使得预载的属性更加精确，更加多样化，是本节的重点。

精确的Loading可以让人一目了然，便于用户更准确的把握时间。但一般要求主动画直接在主场景中制作，这样才可以连续显示出装载的比例。精确Loading的缺点是它只能显示已装载帧数与总帧数的百分比，不能精确显示已装载数据量与Flash电影总数据量的百分比，也就是说，假如电影的某一帧数据量比其他帧大很多，则会在这一帧上停留很久，而在其他帧上快速擦过。

实例3带进度条的Loading

实例目的：掌握带进度条的Loading的制作方法

实例重点：熟悉整个实例的思路以及涉及到的方法和属性

实例思路：

（1）制作一个100帧的读取动画影片剪辑，这样可以做出各式各样的Loading效果；

（2）读取的百分比(percent) = 已读取字节数 / 总字节数 *100；

（3）根据读取的百分比数(percent)停止到影片剪辑(Loading)的相应帧上。

实例步骤：

步骤一：新建文件

（1）打开Flash，执行【文件】|【新建】命令，新建一个影片文档，其余设置保持默认值，并通过按【Ctrl+S】，将该文件保存为“精确loading.fla”。

步骤二：绘制loading元件

（2）打开库面板，单击“”按钮新建一个影片剪辑元件，命名为“loading”，如图6-8所示：

图6-8 创建“loading”影片剪辑

（3）在影片剪辑“loading”的时间轴的第1帧舞台上绘制一个如下图6-9（a）所示的电池：

图6-9(a) “电池”图6-9(b)电池芯图6-9(c)轮廓图6-9(d)轮廓

（4）通过分层，将轮廓和电池芯分离，电池芯如图6-9（b），电池轮廓如图6-9（c）所示。并将电池芯转换为图形元件“电量”。并放置在图层【电量】的舞台上。在【电量】图层的第1帧，通过任意变形工具调节“电量”的高度如图6-9（c）所示。“电池轮廓”放置在图层【电池轮廓】中。并使得图层【电池轮廓】位于图层【电量】的上方。

（5）在图层【电量】的第100帧插入一个关键帧，并在该帧中使用任意变形工具将电量调整到满格，如图6-9（d）所示。右单击【电量】图层的首帧，选择【创建补间动画】通过制作一个100帧的动作补间动画，表示一个电池的电量从很少到满格的效果。

（6）影片剪辑“loading”制作完成后的图层结构，如下图6-10所示：

图6-10 影片剪辑“loading”的图层结构

步骤三：主时间轴编程

（7）影片剪辑“loading”制作完成后，切换到主时间轴上，从上到下，分别建立四个图层【as】、【正文】、【各种属性】、【loading】。

（8）选中【loading】图层，把库中刚刚制作好的影片剪辑“loading”拖到舞台上，为了使得程序能够控制它，点中它后，在属性面板上把这个影片剪辑实例命名为“loading”，如图6-11所示。并在第2帧插入帧。

图6-11 影片剪辑“loading”的实例命名

（9）选中【各种属性】图层，在舞台的下方，分别绘制如下图6-12所示的静态文本框和动态文本框（虚线框表示的是动态文本框）。字体格式：“微软雅黑”，12号，颜色值：#CC0000”。对于动态文本框进行如下的命名：txtspeed，txtTotal，txtLoaded，txttimeloaded，txtremain。并在第2帧插入帧。

图6-12 各种属性

（10）选中【正文】图层，如同上例那样，保持第1、2帧为空白帧，在第3帧导入“fla\第6章\\树.jpg”图片，并在第60帧插入关键帧，用这种内容来模拟真实的Flash正文内容。

(11)选中【as】图层，在第1帧中，输入下面如图6-13所示的程序：

图6-13 【as】图层的第1帧代码

在第2帧中输入下面的程序：

gotoAndPlay(1)

意思是无条件返回第1帧，实际上这样的代码在Flash中形成了简单的帧循环。（12）整个实例3制作完成后的图层结构如下图6-14所示：

图6-14 实例3的图层结构图

（13）执行【控制】|【测试影片】命令（快捷键Ctrl+Enter），观察动画效果，如果要导出Flash的播放文件，执行【文件】|【导出】|【导出影片】命令。按【Ctrl+回车】测试效果如图6-15（右）所示。

7.对模拟下载进行设置：设置下载速度为“DSL (32.6KB/S)”,再按Ctrl+回车，进行测试，测试效果如下图6-15（左）所示：

图6-15 实例3的运行效果

实例总结：

该实例的重点：使得读者能够通过getbytesLoaded()函数和getbytesTotal()函数，制作更加精确显示预载情况的Loading 动画。

6.3 习题

一、单选题

1、Flash的动作中GoTo命令是代表_________________？

A、转到

B、变换

C、播放

D、停止

二、综合实践题

1、在“模糊loading”实例的基础上，增加2个动态文本框和一个静态文本框，实现实时的显示当前帧的下载情况。效果如下图所示：

图1 作业的运行效果

思考：请大家对习题的结果进行讨论。讨论的主题：

_framesload属性是否能正确显示预载的进度。

2、以“精确loading的制作”实例作为参考，发挥自己的想象，将电池充电的效果，修改成自己想要的loading效果。

控制工程基础第三章参考答案

第三章 习题及答案 传递函数描述其特性，现在用温度计测量盛在容器内的水温。发现需要时间才能指示出实际水温的98%的数值，试问该温度计指示出实际水温从10%变化到90%所需的时间是多少? 解： 41min, =0.25min T T = 1111()=1-e 0.1, =ln 0.9t h t t T -=-T 21T 22()=0.9=1-e ln 0.1t h t t T -=-， 210.9 ln 2.20.55min 0.1 r t t t T T =-=== 2.已知某系统的微分方程为)(3)(2)(3)(t f t f t y t y +'=+'+''，初始条件2)0( , 1)0(='=--y y ，试求： ⑴系统的零输入响应y x (t )； ⑵激励f (t ) (t )时，系统的零状态响应y f (t )和全响应y (t )； ⑶激励f (t ) e 3t (t )时，系统的零状态响应y f (t )和全响应y (t )。 解：(1) 算子方程为：)()3()()2)(1(t f p t y p p +=++ ) ()e 2 5e 223()()()( ) ()e 2 1e 223()()()( )()e e 2()(2 112233)( )2(; 0 ,e 3e 4)( 34 221e e )( 2x 2222x 212 121221x t t y t y t y t t t h t y t t h p p p p p p H t t y A A A A A A A A t y t t t t t t f f t t t t εεεε------------+=+=+-==-=?+-+= +++= -=??? ?-==????--=+=?+=∴* ) ()e 4e 5()()()( )()e e ()(e )()( )3(2x 23t t y t y t y t t t h t y t t t t t f f εεε------=+=-==* 3.已知某系统的微分方程为)(3)(')(2)(' 3)(" t f t f t y t y t y +=++，当激励)(t f =)(e 4t t ε-时，系统

2机械控制工程基础第二章答案

习 题 2.1 什么是线性系统?其最重要的特性是什么?下列用微分方程表示的系统中,x o 表示系统输出,x i 表示系统输入,哪些是线性系统? (1) x x x x x i o o o o 222=++ (2) x tx x x i o o o 222=++ (3) x x x x i o 222o o =++ (4) x tx x x x i o o o 222o =++ 解: 凡是能用线性微分方程描述的系统就是线性系统。线性系统的一个最重要特性就是它满足叠加原理。该题中（2）和（3）是线性系统。 2.2 图（题2.2）中三同分别表示了三个机械系统。求出它们各自的微分方程，图中x i 表示输入位移，x o 表示输出位移，假设输出端无负载效应。 图(题2.2) 解: (1)对图(a)所示系统，由牛顿定律有

x m x c x x c i o o 2 o 1 )(=-- 即 x c x c c x m i 1 2 1 o o )(=++ (2)对图(b)所示系统，引入一中间变量x,并由牛顿定律有 )1()()(1 x x c k x x o i -=- )2()(2 x k x x c o o =- 消除中间变量有 x ck x k k x k k c i o 1 2 1 o 2 1 )(=-- (3)对图(c)所示系统，由牛顿定律有 x k x x k x x c o o i o i 2 1 )()(=-+- 即 x k x c x k k x c i i o o 1 2 1 )(+=++ 2.3求出图(题2.3)所示电系统的微分方程。 图（题2.3） 解:(1)对图(a)所示系统,设i 1为流过R 1的电流,i 为总电流,则有 ?+=idt C i R u o 12 2 i R u u o i 1 1=-

控制工程基础第三章参考答案(供参考)

第三章 习题及答案 传递函数描述其特性，现在用温度计测量盛在容器内的水温。发现需要时间才能指示出实际水温的98%的数值， 试问该温度计指示出实际水温从10%变化到90%所需的时间是多少? 解： 41min, =0.25min T T = 2.已知某系统的微分方程为)(3)(2)(3)(t f t f t y t y +'=+'+''，初始条件2)0( , 1)0(='=--y y ，试求： ⑴系统的零输入响应y x (t )； ⑵激励f (t ) (t )时，系统的零状态响应y f (t )和全响应y (t )； ⑶激励f (t ) e 3t (t )时，系统的零状态响应y f (t )和全响应y (t )。 解：(1) 算子方程为：)()3()()2)(1(t f p t y p p +=++ 3.已知某系统的微分方程为)(3)(')(2)(' 3)(" t f t f t y t y t y +=++，当激励)(t f =)(e 4t t ε-时，系统的全响应)()e 6 1e 27e 314()(42t t y t t t ε-----=。试求零输入响应y x (t )与零状态响应y f (t )、自由响应与强迫响应、暂态响应与稳态响应。 解： 4. 设系统特征方程为：0310126234=++++s s s s 。试用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别该系统的 稳定性。 解：用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别，a 4=1，a 3=6，a 2=12，a 1=10，a 0=3均大于零，且有 所以，此系统是稳定的。 5. 试确定下图所示系统的稳定性. 解：210 110(1)(1)(). ()210(21) 1(1) s s s s a G s s s s s s s +++=?=?+++ 系统稳定。 满足必要条件，故系统稳定。 6.已知单位反馈系统的开环传递函数为) 12.001.0()(2++= s s s K s G ξ，试求系统稳定时，参数K 和ξ的取值关系。 解：2()(0.010.21)0D s s s s k ξ=+++=

控制工程基础第4章习题解答

若系统输入为不同频率ω的正弦函数t A ωsin ，其稳态输出相应为)sin(?ω+t B ，求该系统的频率特性 解：由频率特性的定义有：? ωj e A B j G =)(（P119） ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 试求下列系统的幅频特性)(ωA 、相频特性)(ω?、实频特性)(ωu 、虚频特性)(ωv （P120， 121） 1 305 )(+= s s G 解：1 305 1305)(+= += ωωωj s j G j )(ωA = 1 90051 3052 += +ωωj )(ω?=1 30arctan )130()5(1 305 ω ωω-=+∠-∠=+∠ j j )(ωj G 可以展开为实部与虚部的形式，即：1 90015051305 )(2+-= += ωω ωωj j j G 所以，实频特性)(ωu = 1 90052 +ω 虚频特性)(ωv =1 9001502+-ωω ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 设系统的闭环传递函数为：1 ) 1()(12++=s T s T K s G B ，当输入信号为t R t x i ωsin )(=，试求该系 统的稳态输出。 解：系统的频率特性函数为： ()()) () arctan (arctan 21221212)() 1()1(1 )1(1 )1()(12ωωωω ωωωωωωj G j B T T j j B B e j G e T T K j T j T K s T s T K j G ∠-?=?++= ++= ++= 系统的对于特定频率的输入信号，其稳态输出为：（P118） )](sin[)()(ωωωj G t j G X t x B B i oss ∠+??= 因此，对于该系统，有： ()())]arctan (arctan sin[) 1()1()(122 122ωωωωωT T t T T K R t x oss -+?++?=

控制工程基础程第四章习题答案

2007机械工程控制基础第四章习题答案 第4章 频率特性分析 4.1什么是系统的频率特性？ 答：对于线性系统，若输入为谐波函数，则其稳态输出一定是同频率的谐波函数，将输出的幅值与输入的幅值之比定义为系统的幅频特性，将输出的相位之差定义为系统的相频特性。系统的幅频特性和相频特性简称为系统的频率特性。 4.4若系统输入为不同频率ω的正弦t A ωsin ，其稳态输出相应为)sin(?ω+t B 。求该系统的频率特性。 解：由系统频率特性的定义知：?ωj e A B j G = )( 4.5已知系统的单位阶跃响应为)0(8.08.11)(94≥+-=--t e e t x t t o ，试求系统的幅频特性与 相频特性。 解：由已知条件得：s s X i 1)(=，9 8 .048.11)(+++-=s s s s X o 得系统传函为：) 9)(4(36)()()(++== s s s X s X s G i o 得系统频率特性：) 9)(4(36 )(ωωωj j j G ++= ，其中 幅频特性为：2 2 811636 )()(ω ωωω+?+= =j G A 相频特性为：9 arctan 4 arctan )(ω ω ω?--=4.6由质量、弹簧、阻尼组成的机械系统如图（4.6）所示。已知m=1kg ，k 为弹簧刚度，c 为阻尼系数。若外力tN t f 2sin 2)(=，由实验得到系统稳态响应为)2 2sin(π -=t x oss 。试确定k 和c 。 解：由系统结构知系统的动力学方程为： 当m=1时，得系统传函为： k cs s s G ++= 2 1 )(，得系统频率特性为： ω ωωjc k j G +-= 21 )(。 图（题4.6）

机械控制工程基础第三章 复习题及答案

题目：时间响应由和两部分组成。 分析与提示：时间响应由瞬态响应和稳态响应两部分组成。 答案：瞬态响应、稳态响应 题目：系统的输出量从初始状态到稳定状态的响应过程，称为。 分析与提示：瞬态响应，指系统在某一输入信号作用下，系统的输出量从初始状态到稳定状态的响应过程。 答案：瞬态响应 题目：系统的时间响应可从两方面分类，按振动性质可分为与。 分析与提示：系统的时间响应可从两方面分类，按振动性质可分为自由响应与强迫响应。 答案：自由响应、强迫响应 题目：系统的时间响应可从两方面分类，按振动来源可分为与。 分析与提示：系统的时间响应可从两方面分类，按振动性质可分为自由响应与强迫响应；按振动来源可分为零输入响应(即由“无输入时系统的初态”引起的自由响应)与零状态响应(即仅由输入引起的响应)。 答案：零输入响应、零状态响应 题目：系统微分方程的特解就是系统由输入引起的输出(响应)，工程上称为。 分析与提示：初始条件及输入信号产生的时间响应就是微分方程的全解。包含通解和特解两个部分。通解完全由初始条件引起的，它是一个瞬态过程，工程上称为自然响应 (如机械振动中的自由振动)。特解只由输入决定，特解就是系统由输入引起的输出(响应)，工程上称为强迫响应 (如机械振动中的强迫振动)。 答案：强迫响应 题目：系统的瞬态响应不仅取决于系统本身的特性，还与外加的形式有关。 分析与提示：系统的瞬态响应不仅取决于系统本身的特性，还与外加输入信号的形式有关。 答案：输入信号 题目：单位阶跃信号???<>=000t t t u 1)(的拉氏变换为【 】 A 、 s 1 B 、21 s C 、1 D 、s 分析与提示：熟练掌握典型信号的拉氏变换。B 为单位斜坡信号的拉氏变换，C 为单位冲击信号的拉是变换。 答案：A 题目：选取输入信号应当考虑以下几个方面，输入信号应当具有，能够反映系统工作的大部分实际情况。 分析与提示：选取输入信号应当考虑以下几个方面，输入信号应当具有典型性，能够反映系统工作的大部分实际情况。 答案：典型性 题目：选取输入信号时，输入信号的形式应当尽可能。 分析与提示：选取输入信号时，输入信号的形式应当尽可能简单。 答案：简单 题目：是使用得最为广泛的常用输入信号。 分析与提示：单位脉冲函数、单位阶跃函数、单位斜坡函数、单位抛物线函数 都为常用输入信号时，单位脉冲函数是使用得最为广泛的常用输入信号。 答案：单位脉冲函数 题目：设一阶系统的传递函数为 5 23 +s ，则其时间常数和增益分别是【】 A ． 2，3 B ．2，3/2 C ． 2/5，3/5 D ． 5/2，3/2

(完整版)控制工程基础(第一章)

辽宁科技学院教案 课程名称：控制工程基础 任课教师：杨光 开课系部：机械学院 开课教研室：机制 开课学期：2012～2013学年度第1学期

教学内容备注 一、机械工程控制论的研究对象与任务 机械工程控制论研究机械工程中广义系统的动力学问题。 1、系统(广义系统):按一定的规律联系在一起的元素的集合。 2、动力学问题:系统在外界作用（输入或激励、包括外加控制与外界干扰） 下，从一定初始状态出发，经历由其内部的固有特性（由系统的结构与参数所 决定）所决定的动态历程（输出或响应）。这一过程中，系统及其输入、输出三 者之间的动态关系即为系统的动力学问题。 上式中y(t)为微分方程的解，显然它是由系统的初始条件，系统的固有特性，系统的输入及系统与输入之间的关系决定。 对上例，需要研究的问题可归纳为以下三类：

二、控制理论的发展与应用 控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。从1868年马克斯威尔（J.C.Maxwell）提出低阶系统稳定性判据至今一百多年里，自动控制理论的发展可分为四个主要阶段： 第一阶段：经典控制理论（或古典控制理论）的产生、发展和成熟； 第二阶段：现代控制理论的兴起和发展； 第三阶段：大系统控制兴起和发展阶段； 第四阶段：智能控制发展阶段。 经典控制理论： 控制理论的发展初期，是以反馈理论为基础的自动调节原理，主要用于工业控制。第二次世界大战期间，为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪、火炮定位系统、雷达跟踪系统等基于反馈原理的军用装备，进一步促进和完善了自动控制理论的发展。 ?1868年，马克斯威尔（J.C.Maxwell）提出了低阶系统的稳定性代数判据。 ?1895年，数学家劳斯（Routh）和赫尔威茨（Hurwitz）分别独立地提出了高阶系统的稳定性判据，即Routh和Hurwitz判据。 ?二战期间（1938-1945年）奈奎斯特（H.Nyquist）提出了频率响应理论 1948年，伊万斯（W.R.Evans）提出了根轨迹法。至此，控制理论发展的第一阶段基本完成，形成了以频率法和根轨迹法为主要方法的经典控制理论。 经典控制理论的基本特征： (1)主要用于线性定常系统的研究，即用于常系数线性微分方程描述的系统的分析与综合； (2)只用于单输入，单输出的反馈控制系统； (3)只讨论系统输入与输出之间的关系，而忽视系统的内部状态，是一种对系统的外部描述方法。 现代控制理论: 由于经典控制理论只适用于单输入、单输出的线性定常系统，只注重系统的外部描述而忽视系统的内部状态。因而在实际应用中有很大局限性。 随着航天事业和计算机的发展，20世纪60年代初，在经典控制理论的基础上，以线性代数理论和状态空间分析法为基础的现代控制理论迅速发展起来。 1954年贝尔曼（R.Belman)提出动态规划理论 1956年庞特里雅金（L.S.Pontryagin）提出极大值原理 1960年卡尔曼（R.K.Kalman)提出多变量最优控制和最优滤波理论 在数学工具、理论基础和研究方法上不仅能提供系统的外部信息（输出量和输入量），而且还能提供系统内部状态变量的信息。它无论对线性系统或非线性系统，定常系统或时变系统，单变量系统或多变量系统，都是一种有效的分析方法。 当今世界，控制技术无处不在,世界随处可见控制与反控制。 控制技术融合了信息技术、工程技术，是多种技术的融合。

控制工程基础第2章答案资料

第2章系统的数学模型(习题答案) 2.1什么是系统的数学模型？常用的数学模型有哪些？ 解：数学模型就是根据系统运动过程的物理、化学等规律，所写出的描述系统运动规律、特性、输出与输入关系的数学表达式。常用的数学模型有微分方程、传递函数、状态空间模型等。 2.2 什么是线性系统？其最重要的特性是什么？ 解：凡是能用线性微分方程描述的系统就是线性系统。线性系统的一个最重要的特性就是它满足叠加原理。 2.3 图( 题2.3) 中三图分别表示了三个机械系统。求出它们各自的微分方程, 图中x i表示输入位移, x o表示输出位移, 假设输出端无负载效应。 题图2.3 解：①图(a)：由牛顿第二运动定律，在不计重力时，可得 整理得 将上式进行拉氏变换，并注意到运动由静止开始，即初始条件全部为零，可得

[] 于是传递函数为 ②图(b)：其上半部弹簧与阻尼器之间，取辅助点A，并设A点位移为x，方向朝下；而在其下半部工。引出点处取为辅助点B。则由弹簧力与阻尼力平衡的原则，从A和B两点可以分别列出如下原始方程： 消去中间变量x，可得系统微分方程 对上式取拉氏变换，并记其初始条件为零，得系统传递函数为 ③图(c)：以的引出点作为辅助点，根据力的平衡原则，可列出如下原始方程： 移项整理得系统微分方程

对上式进行拉氏变换，并注意到运动由静止开始，即 则系统传递函数为 2.4试建立下图（题图2.4）所示各系统的微分方程并说明这些微分方程之间有什么特点，其中电压)(t u r 和位移)(t x r 为输入量；电压)(t u c 和位移)(t x c 为输出量；1,k k 和2k 为弹簧弹性系数；f 为阻尼系数。 +-+- u ) t f C ) +- +- f )(a ) (b ) (c ) (d R 题图2.4 【解】：)(a 方法一：设回路电流为i ，根据克希霍夫定律，可写出下列方程组： ???? ?=+=?i R u u dt i C u c c r 1 消去中间变量，整理得： dt du RC u dt du RC r c c =+

机械控制工程基础第四章习题解答

题目：线性定常系统对正弦信号(谐波输入)的 称为频率响应。 答案：稳态响应 题目：频率响应是系统对_____________的稳态响应；频率特性G(jω)与传递函数G(s)的关系为____________。 答案：正弦输入、s=ωj 题目：以下关于频率特性、传递函数和单位脉冲响应函数的说法错误的是【 】 A ． ω ωj s s G j G ==)()( B ． [])()(t F s G ω= C ． [])()(t L s G ω= D ． [])()(t F j G ωω= 分析与提示：令传递函数中ωj s =即得频率特性；单位脉冲响应函数的拉氏变换即得 传递函数；单位脉冲响应函数的傅立叶变换即为频率特性。 答案：B 题目：以下说法正确的有 【 】 A ．时间响应只能分析系统瞬态特性 B ．系统的频率特性包括幅频特性和相频特性，它们都是频率ω的函数 C ．时间响应和频率特性都能揭示系统动态特性 D ．频率特性没有量纲 E ．频率特性反映系统或环节对不同频率正弦输入信号的放大倍数和相移 分析与提示：时间响应可分析系统瞬态特性和稳态性能；频率特性有量纲也可以没有量纲，其量纲为输出信号和输入信号量纲之比。 答案：B 、C 、E 题目：通常将 和 统称为频率特性。 答案：幅频特性、相频特性 题目：系统的频率特性是系统 响应函数的 变换。 答案：脉冲、傅氏 题目：频率响应是系统对_____________的稳态响应；频率特性G(jω)与传递函数G(s)的关系为____________。 答案：正弦输入、s=ωj 题目：已知系统的单位阶跃响应为()()0,8.08.1194≥+-=--t e e t x t t o ，试求系统的幅 频特性和相频特性。 分析与提示：首先由系统的输入输出得到系统传递函数；令s=ωj 即可得到频率特性，进而得到幅频特性和相频特性。 答案：由已知条件有 ()()9 18.0418.11, 1 +++-= =s s s s X s s X o i 传递函数为 ()()()()() 9436++== s s s X s X s G i o 则系统的频率特性为 ()()() 9436 ++= ωωωj j j G

控制工程基础第六章习题答案

6-1 (a)G c (S )=V 0(S )V i (S ) = Z 1 Z 1+Z 2= R R +1 = RCS RCS +1= TS TS +1 (b)G c (S )=1CS 1 CS +R =1 RCS +1=1 TS +1 6-2 (a) V i (S )R 1 =- V 0(S )R 2 ? R 22R 2 2+R 2 →G c (S )=- R 2+R 3R 3 (1+ R 3R 2 R 2+R 3 CS )=-K p (1+TdS ) 小区中间变量V p (S)得到G c (S )=V 0(S )V i (S ) =- R 12+R 1R 3RCS +R 3R 2 R 1R 2 (b)V i (S ) R 1 1+R 1C 2S =- V 0(S ) R 2+ 12∴G c (S )=V 0(S ) V i (S )=-(R 1C 1S +1)R 2C 2S R 1C 2S =- (T 2S +1)(T 1S +1) T 2S (c) V i (S )R 1 =- V 0(S ) R 2 2∴G c (S )= V 0(S )V i (S ) =- R 21+R 2CS R 1 =-R 2R 1? 1 1+R 2CS =-K c ?11+TS K c =R 2R 1 T=R 2C 6-3 G C 1(S )= S +1S +10 =10?01S +10.1S +1 ?1 10 α=10 G C 2(S )=S +1S +20 = 20?0.05S +10.1S +1 ?1 20 α=20 G C (S )= S +10.02S +10 = 50?0.02S +10.02S +1 α=50 αm =sin ?1α?1α+1=sin ?110?1 10+1=54.90 64.80 73.90 W m = 1√α?T =1√10?0.1=3.16 1√20?0.05=4.47 1 √50?0.02=7.07 L(W m )=10log α=10log 10=10分贝 13分贝 17分贝 6-4 G C 1 S =S +1 5S +1α=0.2 T=5 幅值5倍 10倍 20倍 φ(w)=-90 -4.550 -2.410 G C 2 S =S +1 10S +1α=0.1 T=10 幅值20log α=?20分贝 相角 -10.150 -5.130 -2.160 G C 3 S =20S +1 20S +1α=0.05 T=20 幅值20log 20+20log 0.05=0分贝 相角φ(w)=-10.60 -5.40 -2.760 6-5 G C (S )=（2.5S +1）（S+1） (25S +1)(0.1S +1)α=10 T 1=0.1T 2=25 φ m =sin ?1 α?1α+1 =550 W m = 1√α?T 1 =3.16 L(W m )=-10log α=-10分贝

控制工程基础习题解答6

控制工程基础习题解答 第六章 6-1．已知单位反馈系统的开环传递函数为()()() 16.013.0++=s s s K s G 。 试求： （1）. 静态误差系数K p 、K v 、K a 。 （2）. 系统对阶跃输入的稳态误差。 （3）. 系统对输入为r(t)=2t 时的稳态误差。 解：稳定性验算： 特征方程：09.018.02 3 =+++K s s s K K K s s s s 2.019.01 18.00 123- 当50<

K K e v ssv 212 == 6-2．已知开环传递函数()() 400 320 22++= s s s s G ,试求单位反馈系统对输 入信号为()22 1t t r =时的稳态误差。 解：稳定性验算： 特征方程：02040032 3 4 =+++s s s 20 15.020 400032040010 1234s s s s s - 第一列有小于零的数，符号变化了两次，故存在两个闭环右极点。系统不稳定，求解误差无意义。 6-3．设单位反馈系统的开环传递函数为 ()() 12.0300 += s s s G 输入信号为()225t t t r ++=试求系统的稳态误差。 解：稳定性验算：为两阶系统，系统稳定。 Ⅰ型系统。 K p =∝ K v =K=300 K a =0

∞=+++= ++=0 2 300215225p ssa ssv ssp ss K e e e e 6-4．某系统框图如图6-8所示。试求该系统的位置、速度和加速度误差系数并说明速度内反馈的存在对稳态误差的影响。 解：开环传递函数为： ()()()() ()? ?? ? ??++++= +++=+++= 1111110 1110110122s K s s K K s s s s K s s s s s G f f f f 稳定性验算： 特征方程： 0110 1101123=++++++f f f K s K s s K f f f f f f f K s K K s K s s K K K s s s s +++=+++1101101101101110 1110 1101 2 3 1 2 3 当0>f K 时，系统稳定，求解误差有意义。

控制工程基础考卷带答案复习资料

控制工程基础考卷带答案复习资料

一、填空题：（每空1分，共20分） 1．对控制系统的基本要求一般可归结为_________稳定性，准确性，快速性____、____________、___________。 2．自动控制系统对输入信号的响应，一般都包含两个分量，即一个是瞬态响应分量，另一个是____________响应分量。 3．在闭环控制系统中，通过检测元件将输出量转变成与给定信号进行比较的信号，这个信号称为_________________。 4．若前向通道的传递函数为G(s)，反馈通道的传递函数为H(s)，则闭环传递函数为__________________ 。 5 函数f(t)=的拉氏变换式是 _________________ 。 6 开环对数频率特性的低频段﹑ 中频段﹑ 高频段分别表征了系统的 稳定性，动态特性，抗干扰能力 ﹑ ﹑ 。 7．Bode 图中对数相频特性图上的－180°线对应于奈奎斯特图中的___________。 8．已知单位反馈系统的开环传递函数为： 20 ()(0.51)(0.041) G s s s = ++求出系统在单位阶跃输入时的稳 态误差为 。 9．闭环系统稳定的充要条件是所有的闭环极点 t e 63-

均位于s 平面的______半平面。 10．设单位反馈控制系统的开环传递函数为 10()1 G s s = +，当系统作用有x i (t ) = 2cos(2t - 45?)输入 信号时，求系统的稳态输出为_____________________。 11．已知传递函数为2 ()k G s s =，则其对数幅频特性 L （ω）在零分贝点处的频率数值为_________ 。 12 在系统开环对数频率特性曲线上，低频段部分主要由 环节和 决定。 13．惯性环节的传递函数11+Ts ，它的幅频特性的数学式是__________,它的相频特性的数学式是____________________。 14．已知系统的单位阶跃响应为()1t t o x t te e --=+-，则 系统的脉冲脉冲响应为__________。 一、填空题 （每空1分，共20分）： 1 稳定性，准确性，快速性；2 稳态；3 反馈； 4 ) ()(1) (s H s G s G ±；5 3 ()6 F s s = + 6 稳定性，动态特性，抗干扰能力； 7 负实轴； 8 1 21 9 右半平面； 10

《控制工程基础》第三章习题解题过程及答案

3-1 已知某单位反馈系统的开环传递函数为1 )(+=Ts K s G k ，试求其单位阶跃响应。 解法一，采用拉氏反变换： 系统闭环传递函数为：()()()()1()1k k G s C s K s R s G s Ts K Φ=== +++ 输入为单位阶跃，即：1()R s s = 故：1()()()1 1K A B C s s R s K Ts K s s s T =Φ= ?=+ ++++ 可由待定系数法求得：,11 K K A B K K ==-++ 所以，1111 ()()111K K K K K C s K K s K s s s T T ++=-=-+++++ 对上式求拉氏反变换： 1 ()(1)1 k t T K c t e K +-=-+ 解法二，套用典型一阶系统结论： 由式(3-15)，已知典型一阶系统为：()1 ()()1 C s s R s Ts Φ= =+ 由式(3-16)，其单位阶跃响应为：1()1t T c t e -=- 若一阶系统为()()()1 C s K s R s Ts Φ==+，则其单位阶跃响应为：1()(1)t T c t K e -=- 现本系统闭环传递函数为：()()(1)()()1()1(1)11 k k G s C s K K K K s R s G s Ts K Ts K T s ' +Φ===== '++++++ 其中，,11 T K T K K K ''= =++ 所以，1 1()(1)(1)1 k t t T T K c t K e e K +--' '=-=-+ 采用解法二，概念明确且解题效率高，计算快捷且不易出错，应予提倡。 3-2 设某温度计可用一阶系统表示其特性，现在用温度计测量容器中的水温，当它插入恒温水中一分钟时，显示了该温度的98%，试求其时间常数。又若给容器加热，水温由0℃按10℃/min 规律上升，求该温度计的测量误差。 解： （1）由题意知，误差为2%，因此调节时间：41min s t T ==，即时间常数T ： 1 0.25min 15sec 4 s T t ===

控制工程基础---第四章传递函数

第四章传递函数 第一节传递函数 一、定义：系统初始状态为零，系统输出与输入的拉氏变换之比。 ) () ()]([)]([)()()()(s R s Y t r L t y L s G s G t y t r = =，则为，系统传递函数 、系统输入、输出分别为 二、求法： 1、由微分方程求取。 若系统的微分方程为 ) ()()()()()()()(01) 1(1) (01) 1(1)(t x b t x b t x b t x b t y a t y a t y a t y a m m m m n n n n +'+++=+'+++---- 对微分方程的两端求拉氏变换 11 1011 1011 1011 1011 1011 1)() ()() ()() ()() ()()()()()()()(a s a s a s a b s b s b s b s X s Y s G s X b s b s b s b s Y a s a s a s a s X b s sX b s X s b s X s b s Y a s sY a s Y s a s Y s a n n n n m m m m m m m m n n n n m m m m n n n n +++++++==+++=++++++++=++++------------

例1：系统微分方程为)()() ()(2 2t f t kx dt t dx c dt t x d m =++，求系统的传递函数。 解：由给定的微分方程， k cs m s s F s X s G s F s X k cs m s s F s kX s csX s X m s t f t kx dt t dx c dt t x d m ++= ==++=++=++2222 21 )()()()()()()()()()()()() ()( 例2：求R-C 电路的传递函数。 解： 1 1 )()()()1()()()(00000+= =+=+=+Rcs s G s U s U Rcs s U s U s RcsU u u dt du Rc i i i 三、性质 1、系统的传递函数取决于系统的本身，与系统的输入、输出及其它外界因素无关。 2、对于实际的物理系统，m n ≥ 四、概念 1、零点、极点： 零点：系统传递函数分子s 多项式为零的根。 极点：系统传递函数分母s 多项式为零的根。 2、传递系数： 值定义为传递系数)0(G 。 3、特征方程：传递函数分母s 多项式。 4、阶：系统特征方程s 的最高指数。 例3、以例1、例2的结果为例。 第二节典型环节及其传递函数

2机械控制工程基础第二章答案

习 题 2.1 什么是线性系统?其最重要的特性是什么?下列用微分方程表示的系统中,x o 表示系统输出,x i 表示系统输入,哪些是线性系统? (1) x x x x x i o o o o 222=++ (2) x tx x x i o o o 222=++ (3) x x x x i o 222o o =++ (4) x tx x x x i o o o 222o =++ 解: 凡是能用线性微分方程描述的系统就是线性系统。线性系统的一个最重要特性就是它满足叠加原理。该题中（2）和（3）是线性系统。 2.2 图（题2.2）中三同分别表示了三个机械系统。求出它们各自的微分方程，图中x i 表示输入位移，x o 表示输出位移，假设输出端无负载效应。 图(题2.2)

解: (1)对图(a)所示系统，由牛顿定律有 x m x c x x c i o o 2 o 1 )(=-- 即 x c x c c x m i 1 2 1 o o )(=++ (2)对图(b)所示系统，引入一中间变量x,并由牛顿定律有 )1()()(1 x x c k x x o i -=- )2()(2 x k x x c o o =- 消除中间变量有 x ck x k k x k k c i o 1 2 1 o 2 1 )(=-- (3)对图(c)所示系统，由牛顿定律有 x k x x k x x c o o i o i 2 1 )()(=-+- 即 x k x c x k k x c i i o o 1 2 1 )(+=++ 2.3求出图(题2.3)所示电系统的微分方程。 图（题 2.3） 解:(1)对图(a)所示系统,设i 1为流过R 1的电流,i 为总电流,则有 ?+=idt C i R u o 1 2 2

控制工程基础_课后答案

控制工程基础习题解答 第一章 1-5．图1-10为张力控制系统。当送料速度在短时间内突然变化时，试说明该控制系统的作用情况。画出该控制系统的框图。 由图可知，通过张紧轮将张力转为角位移，通过测量角位移即可获得当前张力的大小。 当送料速度发生变化时，使系统张力发生改变，角位移相应变化，通过测量元件获得当前实际的角位移，和标准张力时角位移的给定值进行比较，得到它们的偏差。根据偏差的大小调节电动机的转速，使偏差减小达到张力控制的目的。 框图如图所示。 1-8．图1-13为自动防空火力随动控制系统示意图及原理图。试说明该控制系统的作用情况。 题1-5 框图 电动机 给定值 角位移 误差 张力 - 转速 位移 张紧轮 滚轮 输送带 转速 测量轮 测量元件 角位移 角位移 （电压等） 放大 电压 测量 元件 > 电动机 角位移 给定值 电动机 图1-10 题1-5图

该系统由两个自动控制系统串联而成：跟踪控制系统和瞄准控制系统，由跟踪控制系统 获得目标的方位角和仰角，经过计算机进行弹道计算后给出火炮瞄准命令作为瞄准系统的给定值，瞄准系统控制火炮的水平旋转和垂直旋转实现瞄准。 跟踪控制系统根据敏感元件的输出获得对目标的跟踪误差，由此调整视线方向，保持敏感元件的最大输出，使视线始终对准目标，实现自动跟踪的功能。 瞄准系统分别由仰角伺服控制系统和方向角伺服控制系统并联组成，根据计算机给出的火炮瞄准命令，和仰角测量装置或水平方向角测量装置获得的火炮实际方位角比较，获得瞄准误差，通过定位伺服机构调整火炮瞄准的角度，实现火炮自动瞄准的功能。 控制工程基础习题解答 第二章 2-2．试求下列函数的拉氏变换，假定当t<0时，f(t)=0。 (3). ()t e t f t 10cos 5.0-= 解：()[][ ] ()100 5.05 .010cos 2 5.0+++= =-s s t e L t f L t (5). ()?? ? ? ?+ =35sin πt t f 图1-13 题1-8图 敏感 元件 定位伺服机构 （方位和仰角） 计算机指挥仪 目标 方向 跟踪环路 跟踪 误差 瞄准环路 火炮方向 火炮瞄准 命令 - - 视线 瞄准 误差 伺服机构（控制绕垂直轴转动） 伺服机构（控制仰角） 视线 敏感元件 计算机 指挥仪

控制工程基础123章答案

第一章绪论 内容提要 一、基本概念 1.控制：由人或用控制装置使受控对象按照一定目的来动作所进行的操作。 2.输入信号：人为给定的，又称给定量。 3.输出信号：就是被控制量。它表征对象或过程的状态和性能。 4.反馈信号：从输出端或中间环节引出来并直接或经过变换以后传输到输入端比较元件中去的信号，或者是从输出端引出来并直接或经过变换以后传输到中间环节比较元件中去的信号。 5.偏差信号：比较元件的输出，等于输入信号与主反馈信号之差。 6.误差信号：输出信号的期望值与实际值之差。 7.扰动信号：来自系统内部或外部的、干扰和破坏系统具有预定性能和预定输出的信号。 二、控制的基本方式 1.开环控制：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系统，称为开环控制系统。 2.闭环控制：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的系统，称为闭环控制系统。 三、反馈控制系统的基本组成 1.给定元件：用于给出输入信号的环节，以确定被控对象的目标值（或称给定值）。 页脚内容1

2.测量元件：用于检测被控量，通常出现在反馈回路中。 3.比较元件：用于把测量元件检测到的实际输出值经过变换与给定元件给出的输入值进行比较，求出它们之间的偏差。 4.放大元件：用于将比较元件给出的偏差信号进行放大，以足够的功率来推动执行元件去控制被控对象。 5.执行元件：用于直接驱动被控对象，使被控量发生变化。 6.校正元件：亦称补偿元件，它是在系统基本结构基础上附加的元部件，其参数可灵活调整，以改善系统的性能。 四、控制系统的分类 （一）按给定信号的特征分类 1. 恒值控制系统 2. 随动控制系统 3. 程序控制系统 （二）按系统的数学描述分类 1. 线性系统 2. 非线性系统 （三）按系统传递信号的性质分类 1. 连续系统 页脚内容2

《控制工程基础》第四章习题解题过程和参考答案

4-1 设单位反馈系统的开环传递函数为：10 ()1 G s s =+。当系统作用有下列输入信号时：()sin(30)r t t =+?，试求系统的稳态输出。 解： 系统的闭环传递函数为：10 ()() 11()()1()1 11 C s G s s s R s G s Φ===++ 这是一个一阶系统。系统增益为：1011K =，时间常数为：1 11 T = 其幅频特性为：()A ω=其相频特性为：()arctan T ?ωω=- 当输入为()sin(30)r t t =+?，即信号幅值为：1A =，信号频率为：1ω=，初始相角为：030?=?。代入幅频特性和相频特性，有： 1 (1)A == = = 11 (1)arctan arctan 5.1911 T ω?ω==-=-=-? 所以，系统的稳态输出为： [ ]()(1)sin 30(1)24.81)c t A A t t ?=??+?+= +? 4-2 已知系统的单位阶跃响应为：49()1 1.80.8(0)t t c t e e t --=-+≥。试求系统的幅频特性和相频特性。 解： 对输出表达式两边拉氏变换： 1 1.80.8361 ()49(4)(9)(1)(1)49 C s s s s s s s s s s =-+== ++++++ 由于()()()C s s R s =Φ，且有1 ()R s s = （单位阶跃）。所以系统的闭环传递函数为： 1()(1)(1)49 s s s Φ= ++ 可知，这是由两个一阶环节构成的系统，时间常数分别为： 1211 ,49 T T == 系统的幅频特性为二个一阶环节幅频特性之积，相频特性为二个一阶环节相频特性之和：

机械控制工程基础第三章 复习题及答案

题目：时间响应由 和 两部分组成。 分析与提示：时间响应由瞬态响应和稳态响应两部分组成。 答案：瞬态响应、稳态响应 题目：系统的输出量从初始状态到稳定状态的响应过程，称为 。 分析与提示：瞬态响应，指系统在某一输入信号作用下，系统的输出量从初始状态到稳定状态的响应过程。 答案：瞬态响应 题目：系统的时间响应可从两方面分类，按振动性质可分为 与 。 分析与提示：系统的时间响应可从两方面分类，按振动性质可分为自由响应与强迫响应。 答案：自由响应、强迫响应 题目：系统的时间响应可从两方面分类，按振动来源可分为 与 。 分析与提示：系统的时间响应可从两方面分类，按振动性质可分为自由响应与强迫响应；按振动来源可分为零输入响应(即由“无输入时系统的初态”引起的自由响应)与零状态响应(即仅由输入引起的响应)。 答案：零输入响应、零状态响应 题目：系统微分方程的特解就是系统由输入引起的输出(响应)，工程上称为 。 分析与提示：初始条件及输入信号产生的时间响应就是微分方程的全解。包含通解和特解两个部分。通解完全由初始条件引起的，它是一个瞬态过程，工程上称为自然响应 (如机械振动中的自由振动)。特解只由输入决定，特解就是系统由输入引起的输出(响应)，工程上称为强迫响应 (如机械振动中的强迫振动)。 答案：强迫响应 题目：系统的瞬态响应不仅取决于系统本身的特性，还与外加 的形式有关。 分析与提示：系统的瞬态响应不仅取决于系统本身的特性，还与外加输入信号的形式有关。 答案：输入信号 题目：单位阶跃信号? ??<>=000t t t u 1)(的拉氏变换为【 】 A 、 s 1 B 、21 s C 、1 D 、s 分析与提示：熟练掌握典型信号的拉氏变换。B 为单位斜坡信号的拉氏变换，C 为单位冲击信号的拉 是变换。 答案：A 题目：选取输入信号应当考虑以下几个方面，输入信号应当具有 ，能够反映系统工作的大部分实际情况。 分析与提示：选取输入信号应当考虑以下几个方面，输入信号应当具有典型性，能够反映系统工作的大部分实际情况。 答案：典型性 题目：选取输入信号时，输入信号的形式应当尽可能 。 分析与提示：选取输入信号时，输入信号的形式应当尽可能简单。 答案：简单 题目： 是使用得最为广泛的常用输入信号。 分析与提示：单位脉冲函数、单位阶跃函数、单位斜坡函数、单位抛物线函数 都为常用输入信号时，单位脉冲函数是使用得最为广泛的常用输入信号。 答案：单位脉冲函数 题目：设一阶系统的传递函数为 5 23 +s ，则其时间常数和增益分别是【 】