1. 直流电机 中等
T (N·m) n (rpm) 0.32 N·m n0 nFL 某直流电机(k = 0.08 V·s/rad,Ra = 0.8 Ω)由 24 V 供电。满载时电流为 4 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 = 24 V k = 0.08 V·s/rad Ra = 0.8 Ω IFL = 4 A
SR = %
2. 直流电机 困难
+ − 240 V Rs = ? Ra = 0.8 Ω M + − E n = 600 rpm T = 18 N·m 某直流电机(k = 0.6 V·s/rad,Ra = 0.8 Ω)接在固定的 240 V 电源上,带动 18 N·m 的负载。求把转速降到 600 rpm 所需的串联电阻 Rs 。
V = 240 V k = 0.6 V·s/rad Ra = 0.8 Ω T = 18 N·m n = 600 rpm
Rs = Ω
3. 齿轮与齿轮系 中等
N1 = 40 N2 = 72
一台 1.5 kW 的电动机以 1500 rpm 运转,驱动一个齿数为 40 的小齿轮,小齿轮与一个齿数为 72 的大齿轮啮合。 该齿轮副的效率为 98%。 求电动机轴上的扭矩 T1 。
P = 1.5 kW n1 = 1500 rpm N1 = 40 N2 = 72 η = 98%
T1 = N·m
4. 齿轮与齿轮系 困难
A = 24 B = 30 C = 18 D = 50
一台 2.2 kW、960 rpm 的电动机驱动齿轮 A(24 齿),A 与齿轮 B(30 齿)啮合。与 B 同轴的齿轮 C(18 齿)驱动输出轴上的齿轮 D(50 齿)。每对齿轮啮合的效率为 95%。求输出转矩 Tout 。
P = 2.2 kW nin = 960 rpm A = 24 B = 30 C = 18 D = 50 ηmesh = 95%
Tout = N·m
5. 数据采集与采样 中等
Vin N = 24 VFSR 2ᴺ − 1 0 1 LSB 求 24 位 ADC 在满量程正弦波下的理想信号量化噪声比 SQNR 。
N = 24
SQNR = dB
6. 数据采集与采样 困难
S D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Tb 10·Tb 115200 Bd, 8N1 一个 12 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 Bd N = 12 8N1
fmax = Hz
7. 惠斯通电桥与应变片 中等
+ − 12 V 350 Ω 350 Ω + ΔR 350 Ω 350 Ω a b + − Vab = ?
某电桥的四个臂均为 350 Ω,Vs = 12 V。传感器 R₂ 增大了 ΔR = 35 Ω。求精确输出 Vab ,单位为 mV。
Vs = 12 V R = 350 Ω ΔR = 35 Ω
Vab = mV
8. 惠斯通电桥与应变片 困难
+ − 5 V 350 Ω 350 Ω + ΔR 350 Ω 350 Ω a b + − 3.975 mV
某 1/4 桥有一个工作应变片(GF = 2.12),激励电压为 5 V。受载时输出读数为 3.975 mV。求应变 ε ,单位为 µε。
Vs = 5 V GF = 2.12 Vo = 3.975 mV
ε = µε
9. 稳态误差与 PID 控制 中等
R(s) + K (s + 1)(s + 4) C(s) − 某单位负反馈回路的 G(s) = K/((s + 1)(s + 4))。求使阶跃输入的稳态误差为 20 % 的增益 K 。
G(s) = K/((s + 1)(s + 4)) ess = 20 %
K =
10. 稳态误差与 PID 控制 困难
R(s) + Kp + Ki /s 4 s + 1 C(s) − PI 控制器 C(s) = Kp + Ki /s 在单位负反馈回路中控制对象 G(s) = 4/(s + 1)。闭环必须满足 ωₙ = 5 rad/s 和 ζ = 1。求比例增益 Kp 。
G(s) = 4/(s + 1) ωₙ = 5 rad/s ζ = 1
Kp =
11. 阶跃响应 中等
某系统的传递函数为 G(s) = 4/(s² + 2s + 8),输入为单位阶跃。 求阶跃响应的百分比超调量 %OS 。
G(s) = 4/(s² + 2s + 8)
%OS = %
12. 阶跃响应 困难
+ − 24 V R = 62 Ω L = 50 mH C = 4.7 µF vC 一个串联 RLC 电路,R = 62 Ω,L = 50 mH,C = 4.7 µF,在 t = 0 时接到 24 V 的阶跃上。电容未充电,阶跃之前没有电流。 求电容电压的峰值 vC,max 。
R = 62 Ω L = 50 mH C = 4.7 µF V = 24 V
vC,max = V