《自动控制原理》作业习题

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1、《自动控制原理》作业习题1-1试举几个开环与闭环自动控制系统的例子，画出它们的框图，并说明它们的工作原理，讨论其特点。1-2闭环自动控制系统是由哪些环节组成的？各环节在系统中起什么作用？1-3图P1-1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）该系统是有差还是无差系统？（4）系统中有哪些可能的扰动？1-4图1-6所示闭环调速系统，如果将反馈

2、电压的极性接反，成为正反馈系统，对系统工作有什么影响？此时各环节工作于什么状态？电动机的转速能否按照给定值运行？1-5图P1-2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P1-1电压自动控制系统图P1-2仓库大门控制系统2-1试求出图P2-1中各电路的传递函数。图P2-12-2试求出图P2-2中各有源网络的传递函数。图P2-22-3求图P2-3所示各机械运动系统的传递函数。（1）求图（a）的（2）求图（b）的（3）求图（c）的（4）求图（d）的图P2-32-4图P2-

3、4所示为一齿轮传动机构。设此机构无间隙、无变形，求折算到传动轴上的等效转动惯量、等效粘性摩擦系数和。图P2-4图P2-52-5图P2-5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。2-6图P2-6所示为一用作放大器的直流发电机，原电机以恒定转速运行。试确定传递函数，设不计发电机的电枢电感和电阻。图P2-62-7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。2-8试分别化简图P2-7和图P2-8所示的结构图，并求出相应的传递函数。图P2-7图P2-82

4、-9求如图P2-9所示系统的传递函数，。图P2-92-10求如图P2-10所示系统的传递函数。图P2-102-11求图P2-11所示系统的闭环传递函数。图P2-112-12图P2-12所示为一位置随动系统，如果电机电枢电感很小可忽略不计，并且不计系统的负载和粘性摩擦，设，，其中、分别为位置给定电位计及反馈电位计的转角，减速器的各齿轮的齿数以Ni表示之。试绘制系统的结构图并求系统的传递函数：图P2-122-13画出图P2-13所示结构图的信号流图，用梅逊公式求传递函数：，。图P2-132-14画出图P2-14所示系统的信号流图，并分

5、别求出两个系统的传递函数，。图P2-143-1一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。3-2一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P3-1所示，图中的Xm=1.25，tm=1.5s。试确定系统参数Kk及t值。图P3-13-3一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

6、函数和闭环传递函数、系统的稳态误差。3-4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。3-5已知单位反馈控制系统的闭环传递函数为，试画出以为常数、为变数时，系统特征方程式的根在s复平面上的分布轨迹。3-6一系统的动态结构图如图P3-2所示，求在不同的Kk值下（例如，Kk=1、Kk=3、Kk=7）系统的闭环极点、单位阶跃响应、动态指标及稳态误差。图P3-23-7一闭环反馈控制系统的动态

7、结构图如图P3-3所示。（1）求当d%≤20%、tS（5%）=1.8s时，系统的参数K1及t值。（2）求上述系统的位置误差系数Kp、速度误差系数Kv、加速度误差系数Ka及其相应的稳态误差。图P3-33-8一系统的动态结构图如图P3-4所示。求（1）时，系统的、（2）时，系统的、（3）比较上述两种校正情况下的暂态性能指标及稳态性能。图P3-43-9如图P3-5所示系统，图中的为调节对象的传递函数，为调节器的传递函数。如果调节对象为，T1>T2，系统要求的指标为：位置稳态误差为零，调节时间最短，超调量≤4.3%，问下述三种调节器中哪一

8、种能满足上述指标？其参数应具备什么条件？三种调节器为（a）；(b)；(c)。图P3-53-10有闭环系统的特征方程式如下，试用劳斯判椐判断系统的稳定性，并说明特征根在复平面上的分布。（1）（2）（3）（4）（5）3-11单位反馈系统的开环传递函数为