1.直流电机中等
某直流电机(k = 0.75 N·m/A,Ra = 0.5 Ω)由 220 V 供电,带动 22.5 N·m 的负载转矩。求它的转速 n,单位为 rpm。
V = 220 Vk = 0.75 N·m/ARa = 0.5 ΩT = 22.5 N·m
n = rpm
2.直流电机困难
某他励直流电机由 220 V 供电(Ra = 0.2 Ω),在 1440 rpm 下运转,电枢电流为 50 A。负载变化后电流变为 75 A,励磁不变。求新的转速 n2。
V = 220 VRa = 0.2 Ωn1 = 1440 rpmIa1 = 50 AIa2 = 75 A
n2 = rpm
3.齿轮与齿轮系中等
一台 2.2 kW 的电动机以 1440 rpm 运转,驱动一个齿数为 24 的小齿轮,小齿轮与一个齿数为 48 的大齿轮啮合。 该齿轮副的效率为 95%。 求齿轮轴上的输出扭矩 T2。
P = 2.2 kWn1 = 1440 rpmN1 = 24N2 = 48η = 95%
T2 = N·m
4.齿轮与齿轮系困难
在一个复合轮系中,输入轴上的齿轮 A(32 齿)以 1500 rpm 转动,驱动齿轮 B(48 齿)。齿轮 C(24 齿)与 B 固定在同一根轴上,驱动输出轴上的齿轮 D(50 齿)。求输出转速 nout。
nin = 1500 rpmA = 32B = 48C = 24D = 50
nout = rpm
5.数据采集与采样中等
一条 UART 以 9600 波特、8E2 格式发送字节:8 个数据位、一个偶校验位和 2 个停止位,外加起始位。求它每秒最多能传输多少个数据字节。
baud = 9600 Bd8E2
RB = B/s
6.数据采集与采样困难
一个 8 通道的多路复用器为一个 ADC 供给信号。每次转换需要 1 µs,每次切换通道后输入还需要 2.5 µs 建立。各通道不间断地依次扫描。求每个通道的采样率 fs,单位 kHz。
n = 8tc = 1 µstset = 2.5 µs
fs = kHz
7.惠斯通电桥与应变片中等
一个 200 Ω 的应变片是电桥的一个臂(R₂),电桥四个臂均为 200 Ω,激励电压为 5 V。求应变片上消耗的功率 Pg,单位为 mW。自热限制了激励电压。
Vs = 5 VR = 200 Ω
Pg = mW
8.惠斯通电桥与应变片困难
一个 1000 Ω、灵敏系数为 2.1 的应变片贴在钢棒上。受载时其电阻增大了 0.84 Ω。求应变 ε,单位为微应变(µε)。
R = 1000 ΩGF = 2.1ΔR = 0.84 Ω
ε = µε
9.稳态误差与 PID 控制中等
输入 r(t) = 5 + 0.5t(阶跃加斜坡)加到 G(s) = 50(s + 4)/(s(s + 5)) 的单位负反馈回路上。求稳态误差 ess。
G(s) = 50(s + 4)/(s(s + 5))r(t) = 5 + 0.5t
ess =
10.稳态误差与 PID 控制困难
PI 控制器 C(s) = Kp + Ki/s 在单位负反馈回路中控制对象 G(s) = 2/(s + 2)。闭环必须满足 ωₙ = 4 rad/s 和 ζ = 0.8。求积分增益 Ki。
G(s) = 2/(s + 2)ωₙ = 4 rad/sζ = 0.8
Ki =
11.阶跃响应中等
某系统的传递函数为 G(s) = 44.5/(s² + 6s + 89),输入为单位阶跃。 极点为 s = σ ± jωd。求实部 σ。
G(s) = 44.5/(s² + 6s + 89)
σ =
12.阶跃响应困难
质量 m = 4 kg 的物体挂在弹簧 k = 2000 N/m 上,带有黏性阻尼器 c = 18 N·s/m(m·x″ + c·x′ + k·x = F)。在静止平衡状态下,突然施加恒力 F = 20 N。 求位移的百分比超调量 %OS。
m = 4 kgk = 2000 N/mc = 18 N·s/mF = 20 N
%OS = %