1、自动控制原理作业答案 1 - 7 （ 考 试 重 点 ）精品文档红色为重点（ 2016 年考题）1- 2 仓库大门自动控制系统原理示意图。试说明系统自动控制大门开闭的工作原理，并画出系统方框解 当合上开门开关时，电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压，偏差电压经放大 器放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，将大门向上提起。与此同时，和大门连在一起的电刷也 向上移动，直到桥式测量电路达到平衡，电动机停止转动，大门达到开启位置。反之，当合上关门 开关时，电动机反转带动绞盘使大门关闭，从而可以实现大门远距离开闭自动控制。系统方框图如 下图所示1-4 题 1-4图为水温控制系统示意图。冷水在

2、热交换器中由通入的蒸汽加热，从而得到一定温度的热水。冷水流量变化用流量计测量。试绘制系统方块图，并说明为了保持热水温度为期望值，系统是如何工作的？系统的被控对象和控制装置各是什么？收集于网络，如有侵权请联系管理员删除解 工作原理：温度传感器不断测量交换器出口处的实际水温，并在温度控制器中与给定温度相比 较，若低于给定温度，其偏差值使蒸汽阀门开大，进入热交换器的蒸汽量加大，热水温度升高，直 至偏差为零。如果由于某种原因，冷水流量加大，则流量值由流量计测得，通过温度控制器，开大 阀门，使蒸汽量增加，提前进行控制，实现按冷水流量进行顺馈补偿，保证热交换器出口的水温不 发生大的波动。其中，热交换器是被

3、控对象，实际热水温度为被控量，给定量（希望温度）在控制器中设定；冷水 流量是干扰量系统方块图如下图所示。这是一个按干扰补偿的复合控制系统1-5图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量及各部件的作用，画出系统方框图收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档解 加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压Uc 的平方成正比， Uc 增高，炉温就上升， Uc 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流电动机驱动。炉子的 实际温度用热电偶测量，输出电压 Uf。Uf 作为系统的反馈电压与给定电压 Ur 进行比较，得出偏差 电压 Ue，经电

4、压放大器、功率放大器放大成 au 后，作为控制电动机的电枢电压。在正常情况下，炉温等于某个期望值 TC，热电偶的输出电压 Uf 正好等于给定电压 Ur 。此 时， Ue=Ur-Uf=0 ，故 U1=Ua=0，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上，使 Uc 保持一定的数值。这时，炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡 状态，温度保持恒定。当炉膛温度 TC 由于某种原因突然下降 （例如炉门打开造成的热量流失 ），则出现以下的控制过程 控制的结果是使炉膛温度回升，直至 TC 的实际值等于期望值为止。系统中，加热炉是被控对象，炉温是被控量，给定量是由给定电位器设

5、定的电压ru（表征炉温的希望值）。系统方框图见下图。注意 :方框图中被控对象和被控量放在最右边 ,检测的是被控量 ,非被控对象 .收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档2- 2 设机械系统如图 257所示，其中 xi 为输入位移， xo为输出位移。试分别列写各系统的微分方 程式及传递函数。解：图 (a)：由牛顿第二运动定律，在不计重力时，可得收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档2-6 若某系统在阶跃输入 r(t)=1(t)时，零初始条件下的输出响应 c(t)=1-e-2t+e-t，试求系统的传递函数 和脉冲响应。2-8 在图 2-60中，已知 G(s)和H(s)两方框相对应的微分

6、方程分别是且初始条件均为零，试求传递函数及 C(s)/R(s)及 E(s)/R(s)。2-9求图 2-53 所示有源网络的传递函数 Uo(s)/Ui(s)收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档2-11 已知控制系统结构图如图 2-55所示试通过结构图等效变换求系统传递函数 C(s)/R(s)。解：收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档第三章3-3已知二阶系统的单位阶跃响应为h(t) =10 - 12.5e- 1.2t sin(1.6t + 53.1o )试求系统的超调量 、峰值时间 p 和调节时间s。解： c(t) 1 1 e nt si

7、n( 1122 nt)arccostpts3.5coscos53.100.60.6/ 1 0.620.6/ 1 0.629.5%tpts3.5 3.5n 1.22.92( s)或：先根据 c(t)求出系统传函，再得到特征参数，带入公式求解指标。3-6 设图 3-46 是简化的飞行控制系统结构图，试选择参数K和 Kt ，使系统 n、。收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档分析：求出系统传递函数，如果可化为典型二阶环节形式，则可与标准二阶环节相对照，从而确定 相应参数。解 对结构图进行化简如图所示5解： D(s) s53s4312s324s232s 48=0列劳思表 : S512322448

8、S334424316412164483S21212 4832 348316 00 0 辅助方程 12s2 48 0,24辅 助方程求导： 24s 0S048系统没有正根。对辅助方程求解，得到系统一对虚根s1,2j2 。3- 10 已知系统的特征方程，试判别系统的稳定性，并确定在右半 s平面根的个数及纯虚根。收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档2) D(s) s6 4s5 -4s4 4s3 -7s2 -8s 10 0列劳思表：系统不稳定。解：系统的开环传递函数为：3-12 已知系统结构图如图所示。试用劳思稳定判据确定能使系统稳定反馈参数 的取值范围。所以03-13 已知单位反馈系统的开环

9、传递函数1)3)G(s)1(0 2s 1)22s2 (s2 + 6s + 100) 试求输入分别为 r(t) = 2t 和 r(t) = 2 + 2t +t 2 时，系统的稳态误差。 (1)因为是二阶系统，且系数大于零，所以系统稳定。收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档limK p=G(s) = 20， Kvs 0limsG(s) = 0 ，Ka =lims 02s2G(s) = 03）应先检查系统的稳定性。lim lim limKp = lim G(s) = ，Kv = lim sG(s) = ，Ka = lim s2G(s) = 0.1 s 0s 0s 0第四章4-2 已知开环零、

10、极点分布如图 4-28所示，试概略绘出相应的闭环根轨迹图收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档另附其他地方例题：4- 3 设单位反馈控制系统开环传递函数如下，试概略绘出相应的闭环根轨迹图（要求确定分离点坐标d）。收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档(1) 确定 G(s)4-5设单位反馈控制系统的开环传递函数如下，要求：s(s 1)(s 10) 产生纯虚根的开环增益值。4-8 设反馈控制系统中 G(s)Ks2(s 2)(s 5),H (s)要求： ( 1) 概略绘出系统根轨迹图，并判断闭环系统的稳定性；( 2) 如果改变反馈通路传递函数，使 H(s)=1+2s，试判断 H(s)改变

11、后的系统稳定性，研究由于 H(s)改变所产生的效应。收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档第五章5- 2 若系统单位阶跃响应 c(t)=1-1.8e-4t+0.8e-9t，试确定系统的频率特性。收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档5-8绘制下列传递函数的对数幅频渐近特性曲线1) G(s)2(2s 1)( 8s 1)2)G(s)2002s2( s 1)(10s 1)（1）（2）5-17 根据题 5-8 所绘对数幅频特性渐进曲线，近似确定截止频率 c，并由此确定相角裕度的近似 值。5-9已知最小相位系统的对数幅频渐近特性曲线如图所示，试确定系统的开环传递函数。收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档右图中的 10000100，1001)e(t) 10(2t /T 1)e(nT) 10(2nT / T 1) 10(2n 1)收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档(2)系统的开环脉冲传递函数：G(z)(1z 1)Z22.5