1.直流电机中等
某直流电机(k = 0.5 V·s/rad,Ra = 2 Ω)由 120 V 供电。满载时电流为 6 A。忽略空载电流,求它的转速调整率 SR = (n₀ − nFL)/nFL,以百分数表示。
V = 120 Vk = 0.5 V·s/radRa = 2 ΩIFL = 6 A
SR = %
2.直流电机困难
某直流斩波器从 120 V 直流母线给电机(k = 0.2 V·s/rad,Ra = 0.25 Ω)供电。平均电枢电压为 D·120 V。求使电机在 1 N·m 负载下以 400 rpm 运转的占空比 D。
Vdc = 120 Vk = 0.2 V·s/radRa = 0.25 ΩT = 1 N·mn = 400 rpm
D = %
3.齿轮与齿轮系中等
一台 3 kW 的电动机以 1450 rpm 运转,驱动一个齿数为 16 的小齿轮,小齿轮与一个齿数为 45 的大齿轮啮合。 该齿轮副的效率为 97%。 求齿轮轴上的输出扭矩 T2。
P = 3 kWn1 = 1450 rpmN1 = 16N2 = 45η = 97%
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(36 齿)以 2900 rpm 转动,驱动齿轮 B(72 齿)。齿轮 C(12 齿)与 B 固定在同一根轴上,驱动输出轴上的齿轮 D(72 齿)。求输出转速 nout。
nin = 2900 rpmA = 36B = 72C = 12D = 72
nout = rpm
5.数据采集与采样中等
一个输入量程为 0 到 10 V 的 ADC 必须分辨 0.1 mV 或更小的台阶。求最小位数 N。
VFSR = 10 V分辨率 = 0.1 mV
N =
6.数据采集与采样困难
一个 10 位 ADC 通过 UART 以 115200 波特、8N1 格式(起始位、8 个数据位、1 个停止位)发送每个采样点。每个采样点以 2 个整字节发送,且链路一直处于忙碌状态。求能无混叠采样的最高信号频率 fmax,单位 Hz。
baud = 115200 BdN = 108N1
fmax = Hz
7.惠斯通电桥与应变片中等
某电桥的四个臂均为 250 Ω,Vs = 9 V。传感器 R₂ 增大了 ΔR = 50 Ω。求精确输出 Vab,单位为 mV。
Vs = 9 VR = 250 ΩΔR = 50 Ω
Vab = mV
8.惠斯通电桥与应变片困难
某构件(E = 210 GPa)上的应变片(GF = 2.05)接成 1/4 桥,激励电压为 10 V。输出读数为 6.15 mV。求轴向应力 σ,单位为 MPa。
Vs = 10 VGF = 2.05Vo = 6.15 mVE = 210 GPa
σ = MPa
9.稳态误差与 PID 控制中等
抛物线输入 r(t) = 2·t²/2 加到 G(s) = 20(s + 2)/(s²(s + 10)) 的单位负反馈回路上。求稳态误差 ess。
G(s) = 20(s + 2)/(s²(s + 10))r(t) = 2·t²/2
ess =
10.稳态误差与 PID 控制困难
PD 控制器 C(s) = 10 + Kd·s 在单位负反馈回路中控制对象 G(s) = 1/(s(s + 1))。求使闭环阻尼比 ζ = 0.8 的微分增益 Kd。
G(s) = 1/(s(s + 1))Kp = 10ζ = 0.8
Kd = s
11.阶跃响应中等
某系统的传递函数为 G(s) = 86/(s² + 8s + 86),输入为单位阶跃。 求阶跃响应的百分比超调量 %OS。
G(s) = 86/(s² + 8s + 86)
%OS = %
12.阶跃响应困难
质量 m = 5 kg 的物体挂在弹簧 k = 5000 N/m 上,带有黏性阻尼器 c = 95 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 = 5 N。 求位移的百分比超调量 %OS。
m = 5 kgk = 5000 N/mc = 95 N·s/mF = 5 N
%OS = %