华科 自控习题答案.doc

第一章1. 根据水位控制系统的示意图画出系统的框图。图1-1 水位控制系统示意图2图1-2所示，为一直流发电机电压自动控制系统。图中，1为发电机；2为减速器；3为执行机构；4为比例放大器；5为可调电位器。（1） 该系统由哪些环节组成，各起什么作用？（2） 绘出系统的框图，说明当负载电流变化时，系统如何保持发电机的电压恒定。（3） 系统中有哪些可能的扰动？ 图1-2 电压自动控制系统3图1-3为仓库大门自动控制系统。试说明自动控制大门开启和关闭的工作原理。如果大门不能全开或全关，则怎样进行调整？ 图1-3 仓库大门控制系统4题图1-4是一晶体管稳压电源。试将其画成方块图并说明在该电源里哪些起着测量、放大、执行的作用以及系统里的干扰量和给定量是什么？ 图1-4 晶体管稳压电源 5. 电冰箱制冷原理图如图1-5所示，简述系统工作原理，指出被控对象，被控量和给定量，并画出系统方框图。图1-5 电冰箱制冷系统原理图 6简述随动系统的自动调节过程？ 第二章1. 试求出图2-1中各电路的传递函数 图2-12. 试求出图2-2中各有源网络的传递函数。图2-23. 图2-3所示为一磁场控制的直流电动机。设工作时电枢电流不变，控制电压加在励磁绕组上，输出为电机角位移，求传递函数。 图2-34试证明图2-4（a）所示电气网络与图2-4(b)所示的机械系统具有相同的传递函数。（a）图2-4（b）5. 试分别写出图2-5中各有源网络的传递函数Uc(s)/Ur(s)。(a)(c)(b)图2-56.已知一系统由如下方程组组成，试绘制系统方框图，并求出闭环传递函数。 7. 图2-6是一个转速控制系统，输入量是电压U，输出量是负载的转速,画出系统结构图，并写出输入输出间的数学表达式。图2-6 8.试化简图2-7所示的系统结构图，求传递函数,并试用梅逊公式求解图2-79 由内到外进行反馈连接的等效变换，直到变换为一个等效方框，即得到所求的传递函数。10. 试用梅逊公式求解将系统结构图2-17转换成信号流图图2-811.已知系统结构如图2-9所示。求传递函数C(S)/R(S)和C(S)/N(S)图2-912. 画出图2-10所示结构图的信号流图，用梅逊公式求传递函数：，。图2-1013. 画出图2-11所示系统的信号流图，并分别求出两个系统的传递函数，。图2-1114. 画出图2-12所示结构图的信号流图，用梅逊公式求传递函数：，。图2-12第三章1.一单位反馈控制系统的开环传递函数为。求：（1）系统的单位阶跃响应及动态特性指标d%、tr、tS、m； （2）输入量xr（t）=t时，系统的输出响应； （2）输入量xr（t）为单位脉冲函数时，系统的输出响应。2. 一单位反馈控制系统的开环传递函数为，其单位阶跃响应曲线如图3-1所示，图中的Xm=1.25，tm=1.5s。试确定系统参数Kk及 t 值。图3-13. 一单位反馈控制系统的开环传递函数为。已知系统的xr（t）=1（t），误差时间函数为，求系统的阻尼比、自然振荡角频率、系统的开环传递函数和闭环传递函数、系统的稳态误差。4. 已知二阶系统的传递函数：，试求系统的超调量、峰值时间和调节时间。5.，试确定系统的阻尼比和自然频率。6. 已知系统特征方程为试用劳斯稳定判据确定系统的稳定性。7.已知单位反馈系统的开环传递函数为试确定系统稳定时的值范围。8.已知单位反馈控制系统的开环传递函数为，试选择Kk及t值以满足下列指标。当xr（t）=t时，系统的稳态误差e（）0.02；当xr（t）=1（t）时，系统的d%30%，tS（5%）0.3s。9一复合控制系统如图3-2所示，图中，。如果系统由1型提高为3型系统，求a值及b值。 图3-2第四章1.已知单位负反馈系统的开环传递函数为求当时，以T为参变量的根轨迹。2. 已知单位负反馈系统的开环传递函数为设要求、，试确定串联引前校正装置的传递函数，并绘制校正前、后的系统根轨迹。3.设单位负反馈系统的开环传递函数为要求校正后、主导极点阻尼比，试求串联迟后校正装置的传递函数。4. 已知负反馈系统的开环传递函数为要使系统闭环主导极点的阻尼比、自然振荡角频率、时，求串联迟后引前校正装置的传递函数，并绘制校正前、后的系统根轨迹。第五章1系统的传递函数为写出其幅频特性和相频特性的表达式。它的相频特性有什么特点？2求系统的稳态响应，其传递函数为，输入为 3已知单位反馈系统的开环传递函数为用奈氏判据分析闭环系统的稳定性4 系统的开环传递函数为均大于零，且，试画出系统的开环幅相特性曲线，并用奈氏判据证明：若该系统不稳定，必有两个极点在右半S平面5已知某系统的开环传递函数为 K0应用奈氏判据判断闭环系统的稳定性6 .已知单位负反馈系统的开环传递函数如下，试绘制其开环频率特性的极坐标图。；第六章1.单位反馈二阶系统的开环传递函数为为了改善系统的性能加入测速反馈，试求加入测速反馈后系统的无阻尼自然频率、阻尼比和开环增益K，并说明测速反馈对系统性能有哪些影响2.对控制系统进行校正时，在什么情况下，不宜采用串联超前校正？为什么？3.控制系统的结构图如图所示，其中 为了减小时间常数的影响，提高系统的快速性，现采用位置反馈的校正方式，使时间常数减小为原来的0.1，要求（1） 画出校正后系统的结构图（2） 确定位置反馈系数K（3） 为了使校正后系统对于阶跃输入的稳态误差保持不变，应作如何调整？4.设单位反馈系统的开环传递函数为，设计一校正装置，使静态速度误差系数Kv=80,并使闭环主导极点位于s=-2j23。5. 已知一单位反馈系统如图所示。（1）绘制系统的根轨迹；（2）确定闭环主导极点的阻尼比时的K值；（3）求闭环极点。6.系统如图所示，其中R1，R2和C组成校正网络。要求校正后系统的稳态误差为，相角裕度，试确定K，R1，R2和C的参数。第七章 1、已知求X（kT） 2、试确定，的终值，。3、已知离散系统的结构如图（1）所示，采样周期T=0.1秒，求系统单位阶跃和单位斜坡输入时的稳态误差。图7-14、 已知离散控制系统结构如图（2）所示。采样周期T=1秒。设计一数字控制器D(Z)使系统对单位斜坡输入为无稳态误差的最少拍响应系统。并求、，,。图7-2最少拍相应系统5、 已知离散系统结构如图（3）所示，采样周期T=0.2秒，求D(z)，使系统对单位阶跃响应为最少拍响应系统图7-3最少拍相应系统6、已知离散控制系统结构如图（4）所示，采样周期 T=1，求数字控制器 D(z)，使系统对斜坡输入为无纹波无稳态误差的最少拍系统图7-4无纹波无稳态误差的最少拍系统7、已知离散系统结构如图（5）所示，采样系统的输入为单位阶跃，采样周期T=1秒，求输出响应。图7-5闭环离散控制系统第八章1.图 8-1给出几个非线性特性，分别写出其基准描述函数公式，并在复平面上大致画出其基准描述函数的负倒数特性。图8-12. 判断如图 8-2所示各系统是否稳定，- 1/N0与 KnW（j）的交点是稳定工作点还是不稳定工作点？图8-23. 图 8-3所示为继