《机械工程测试与控制技术》期末考试大纲与题解索引

一、考试大纲(考查知识点)

1机械系统建模与求传递函数
  • 单自由度质量–弹簧–阻尼系统受力分析(牛顿第二定律)
  • 力输入 与 位移(基座激励)输入 两种情形
  • 列写微分方程并拉氏变换求 G(s)=Y(s)/F(s) 或 X(s)
  • 要点:受力分析必须有,否则扣分(见第1题说明)
2方框图化简与求传递函数
  • 一般步骤:串并联化简 → 反馈化简 → 引出点/比较点互易(二者不可互易)
  • 重复至最简,求等效闭环传递函数
  • 可借助方框图求解工具(梅森公式)验证
3信号分析与相关
  • 互相关分析(自/互相关函数应用)
  • 信号的周期性与频谱分析
  • 基于频谱的齿轮箱故障诊断
4时域性能指标
  • 由单位阶跃响应曲线反求传递函数
  • 由传递函数求时域指标(超调量、峰值时间、调节时间等)
5频域分析与稳定性
  • 频域特性(奈奎斯特图 / 伯德图)
  • 系统稳定性判据(奈奎斯特 / 幅相特性)
6稳态误差
  • 开环传递函数类型与静态无偏系数 Kp、Kv、Ka
  • 阶跃 / 斜坡 / 加速度输入下的稳态误差 ess
  • 反馈 H(s) 与输入信号线性组合
7测试系统的静态特性
  • 测量精度与最大引用误差(多表比较)
  • 串联系统的总灵敏度
  • 常用单位换算(SI 前缀进率)
8测试系统的动态特性
  • 一阶系统的动态误差
  • RC 低通 / 高通滤波器:特性分析与截止频率设计
  • 常用单位换算(电阻 / 电容前缀进率)
9传感器计算
  • 直流电桥(平衡条件、输出电压)
  • 变极距式电容位移传感器
10传感器类型与应用
  • 转速测量(光电 / 磁电齿轮 / 电感齿轮 / 电容齿轮式)
  • 计数(光电计件)
  • 典型传感器:自感、电容、压电、磁电、光电等原理与结构识别

二、期末试题(点击打开练习)

1
第1题 机械系统建模与求传递函数
受力分析 · 微分方程 · 拉氏变换 · 传函
2
第2题 方框图化简与求传递函数
串并联/反馈化简 · 互易 · 闭环传函
3
第3题 信号分析与相关
互相关 · 周期性与频谱 · 齿轮箱诊断
4
第4题 时域性能指标
阶跃响应求传函 · 时域指标计算
5
第5题 频域分析与稳定性
奈奎斯特/伯德图 · 稳定性判据
6
第6题 稳态误差
静态无偏系数 · 各型系统 ess
7
第7题 测试系统的静态特性
引用误差 · 串联灵敏度 · 单位换算
8
第8题 测试系统的动态特性
一阶动态误差 · RC 滤波与截止频率
9
第9题 传感器计算
直流电桥 · 变极距电容位移传感器
10
第10题 传感器类型与应用
转速/计数 · 自感/电容/压电/磁电/光电