自动控制原理 题库习题参考答案.doc

2-12-22-32-42-5（a）（b）（c）2-6列写两质量块的微分方程有消去中间变量得2-7系统在下平衡位置附近有消去中间变量得2-8电网络的输入输出微分方程为机械系统的输入输出微分方程为2-92-102-11 2-12（a）假定孔封闭，孔打开，水泵流量，流过截流孔、的流量、间满足将和表示成液位差的函数有静态工作点的增量间满足消去中间变量有（b）假定孔封闭，孔打开，水泵流量，流过截流孔、的流量、间满足将和表示成液位差的函数有静态工作点的增量间满足消去中间变量有2-13给流量一扰动，记、，则有将静态工作点满足条件代入得略去二阶增量，有消去中间变量得到 同理，给一扰动，记、，则有将静态工作点满足条件代入得消去中间变量得到2-142-15传递函数为单位脉冲响为。2-162-172-182-192-20，2-212-222-232-242-253-1 不稳定。3-2（a）右半平面根的个数为，虚根为。（b）右半平面根的个数为，虚根为。（c）右半平面根的个数为，虚根为。3-3 。3-4 。3-5 ，。3-6（a），。（b），。3-7 系统的闭环传递函数为，。3-8 系统的传递函数为，。3-9 系统的闭环传递函数为故，。3-10（a）系统的传递函数为（b），。3-11 ，。3-123-133-143-15（a）闭环传递函数为使系统稳定的条件为，。（b）（c），。3-16（a）闭环传递函数，。（b）闭环传递函数，3-17（a），。（b），。（c），。3-18（a），。（b），。（c），。3-19（a）。（b）。（c）。3-20系统稳定的条件为，且误差不大于正常数要求综合有3-21（a）等效为单位反馈的传递函数为（b），。3-223-233-24系统的闭环传递函数为从上面的闭环传递函数容易看出，应用史密斯预测控制器，可以有效地消除延时环节对闭环系统带来的影响，使得控制系统的闭环响应与没有延时环节时的闭环响应是相同的，只是在时间上滞后了秒。从设计过程还可以看出，史密斯预测控制器的设计需要准确地知道被控对象的延迟时间，和对象除去时间延迟部分后的传递函数，这在实际中是一个很高的要求。4-1参考答案：略。4-2参考答案：略。4-3（a）分离点。（b）分离点。（c）分离点。4-4（a）起始角。（b）起始角。（c）起始角。4-5 ，。4-6 分离点。与虚轴交点，相应。4-7（a）分离点，系统总是不稳定的。（b）与虚轴交点，相应，时系统稳定。4-8（a）起始角。（b）分离点，与虚轴交点，时系统稳定。4-9（a）。（b），。（c），。4-10（a）略。（b）。（c）略。（d）。4-11（a）略。（b）略。（c）。4-12（a）略。（b）。4-13参考答案：4-14参考答案：4-15参考答案： 4-16参考答案：4-17参考答案：4-18（a）分离点，与虚轴交点，。（b）根轨迹的分离点处出现重根，此时。（c）时，闭环系统稳定且工作在欠阻尼状态。4-19（a）分离点满，对应得值为0.385，与虚轴的交点为，相应的。（b）时，闭环系统稳定。（c）按得主导极点的实部，系统的闭环特征方程为式中为系统的3个闭环特征根，设为闭环共轭主导极点，显然有这样得到。根据模值条件，时的根轨迹增益4-20参考答案：（a）等效的开环传递函数为根轨迹与虚轴的交点为，此时，系统稳定时的取值范围为。（b）成为一个闭环极点时，。（c）时，系统的另外两个闭环根从特征方程求出为，显然它是系统的主导极点。系统的调节时间和超调量分别为4-21参考答案：4-22参考答案：4-23参考答案：4-24参考答案： 4-25参考答案：5-1参考答案：5-2参考答案：5-3参考答案：略。5-4参考答案：略。5-5参考答案：5-6参考答案：略。5-7参考答案：（a）不稳定。（b）稳定。（c）不稳定。（d）稳定。（e）不稳定。（f）稳定。（g）稳定。（h）稳定。（i）不稳定。（j）不稳定。5-9参考答案：在右半平面内有一个极点时闭环系统稳定，否则不稳定。5-10参考答案：（a）。（b）。5-11参考答案：（a）略。（b）。5-12参考答案：5-13参考答案：略。5-14参考答案：，。5-15参考答案：5-16参考答案：略。5-17参考答案：5-18参考答案：略。5-19参考答案：5-20参考答案：，。5-21参考答案：，。系统临界稳定。5-22参考答案：（a）不稳定。（b）。5-23参考答案：（a）。（b）。（c）闭环系统稳定。5-24参考答案：。5-25参考答案：5-26参考答案：5-27参考答案：5-28参考答案：6-1参考答案：略。6-2参考答案：略。6-3（a），。（c）。6-4（a）被控对象的传递函数为（b）应用调节器才能达到目的。根据根轨迹的幅值条件得到。6-5（c）应用关系式和，容易给出分析结果。6-6参考答案：略。6-7参考答案：略。6-8 6-9 ，。6-10（a），。（b），稳定性和快速性提高了。6-11（a），。（b），。6-12（a），。（b）无法达到与（a）同样的设计指标。6-13（a）。（b）。6-14（a），滞后校正装置为（b）超前校正装置为6-15 应选用超前校正，超前校正装置的传递函数为6-16参考答案：略。 6-17（a），。（b），对高频干扰噪声的抑制能力减弱了。6-18（a）6.4（b），。（c），。6-19（a）超前校正。滞后校正，。（b）可以做到。6-20（a）。（b）测量噪声对系统输出的影响被衰减了倍。（c）校正后系统的稳定性比较正前略差，快速性提高，由阶跃输入无静差变为斜坡输入无静差。6-21（a）闭环零点，闭环极点，和组成闭环偶极子，对闭环性能的影响忽略不计，能过达到设计要求。（b）闭环零点，闭环极点，闭环零点对闭环性能的影响不能忽略，不能达到设计要求。（c）闭环零点，闭环极点，闭环零点和闭环极点远离虚轴，对闭环性能的影响较小，能够达到设计要求。（d）三种设计都可以做到阶跃输入下无静差，速度误差系数分别为，。6-22 ，。6-23（a）。（b），（c）校正前，校正后。6-24 ，。6-25，。6-26 ，。7-1（a）。（b）。（c）。（d）。（e）。（f）。7-2（a）。（b）。（c）。（d）。（e）。（f）。7-3（a）。（b）。（c）。7-4（a）设即比较两边的系数即得到结论。（b）7-5（a）。（b）。（c）。（d）。7-6，。7-7（a）。（b）7-8（a）。（b）。7-9参考答案：略。7-10 。7-11（a）。（b）。7-12（a）。（b）。（c）7-13（a）。（b）（c）。7-14（a）不稳定。（b）稳定。（c）不稳定。7-15（a）求分离点坐标，。（b）。7-16（a）。（b）。（c）。7-17（a）（b），。（c）阶跃下的响应为，稳态误差。7-18 。7-19 （a）。（b）。（c）。7-20 。7-21（a）开环脉冲传递函数为系统稳定的条件为（b）。（c）在处是根轨迹的分离点，分离点对应的根增益。时，闭环的根在正实轴上单位圆内，这时系统的阶跃响应是单调无振荡的。7-22（a）被控对象的脉冲传递函数为系统的开环传递函数为（b）得到期望的