控制工程基础c作业2017答案

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1、《控制工程基础C》作业和解答第一章自动控制概论1-1解：被控对象：水箱。被控量：水箱的实际水位c。给定量：电位器设定点位（表征液位的希望值）。比较元件：电位器。执行元件：电动机。控制任务：保持水箱液面高度不变。工作原理：当电位器电刷位于中点（对应）时，电动机静止不动，控制阀门有一定的开度，流入水量与流出水量相等，从而使液面保持给定高度。一旦流入水量或流出水量发生变化，液面高度就会偏离给定高度。例如：当液面升高时，浮子也相应升高，通过杠杆作用，是电位器电刷由中点位置下移，从而给电动机提供一定的控制电压，驱动电动机，通过减速器带动进水阀门向减小开度的方向转动，从而减少流入

2、的水量，使液面逐渐降低，浮子位置也相应下降，直到电位器电刷回到中点位置，电动机的控制电压为零，系统重新处于平衡状态，液面恢复给定高度。反之，若液面降低，则通过自动控制作用，增大进水阀门开度，加大流入水量，使液面升高到给定高度。系统方块图如图所示29在上图中，比较环节：电位器（电位比较）；控制器：电位器（比例控制器）；被控对象：电动机、减速器、控制阀、水箱（输出水位）；检测变换：浮子连杆、电位器（位移—>电位）1-2解：被控对象：电炉。被控量：炉温。给定量：电位计的给定电压。放大元件：电压放大器和功率放大器。执行机构：电动机和减速器。测量元件：热电偶。工作原理：热电偶将

3、温度信号转换为电信号，反映炉温，其输出电势与给定电信号之差为偏差信号。偏差信号经电压放大和功率放大后，带动电机旋转，并经减速器使自耦调压器的活动触点移动，从而改变加在电阻丝两端的电压。当炉温达到预定值时，热电偶感应的电压值与电位计输出电压大小相同，相互抵消，放大器零输出，电机不动，变压器输出电刷不动，电阻的端电压恒定，保持炉温等于希望值。当炉温偏离希望值时，放大器输入端的平衡会打破，其输出电压会驱动电机通过减速器调节变压器输出电刷位置，改变电阻丝的端电压，使炉温达到希望值。系统方块图如图所示29在上图中，比较环节：电位器（电位比较）；控制器：电压放大器（比例控制器）；

4、被控对象：功率放大器、可逆电动机、减速器、调压器、电炉（输出温度）；检测变换：热电偶（温度—>电位）第二章控制系统的数学模型2-1解：，弹簧在变形位移0.25附近作为小变化█2-2解：系统的传递函数，初始条件可得拉氏变换可得阶跃输入时，，所以零初态响应：零输入响应：29系统的输出相应：█2-3解：由拉氏变换可得由拉氏变换可得同时，所以，或█2-4解：（a）29（b）（c）29█2-5解：（a）29令N(s)=0，则有令R(s)=0，则有2-6解：（b）该系统中有9个独立的回路：L1=-G2H1，L2=-G4H2，L3=-G6H3，L4=-G3G4G5H4，L5=-G1

5、G2G3G4G5G6H5，L6=-G7G3G4G5G6H5，L7=-G1G8G6H529L8=G7H1G8G6H5，L9=G8H1H4。两两互不接触的回路有6个：L1L2，L2L3，L1L3，L2L7，L2L8，L2L9。3个互不接触的回路有1个：L1L2L3所以，特征式该系统的前向通道有四个：P1=G1G2G3G4G5G6Δ1=1P2=G7G3G4G5G6Δ2=1P3=G1G8G6Δ3=1-L2P4=-G7H1G8G6Δ4=1-L2因此，系统的闭环系统传递函数C(s)/R(s)为（c）该系统中有3个独立的回路：L1=-10，L2=-2，L3=-0.5两两互不接触的回

6、路有2个：L1L3=5，L2L3=1所以，特征式Δ=1-（L1+L2+L3）+（L1L3+L2L3）=1-(-10-2-0.5)+(5+1)=19.5该系统的前向通道有三个：P1=50Δ1=1-L3=1+0.5=1.5P2=20Δ2=1-L1=1+10=11因此，系统的闭环系统传递函数C(s)/R(s)为29█第三章线性系统的时域分析法3-1解：求系统的阶跃响应延迟时间：上升时间：调节时间：█3-2解：（1）对方程两边作拉氏变换有：脉冲响应：阶跃响应：█（2）29阶跃响应：脉冲响应：（也可直接对传递函数进行拉氏反变换求得）█3-3解：系统闭环传递函数█3-4解：由阶跃

7、响应表达式知：超调量：峰值时间：调节时间：█3-5解：系统开环传函为：29系统闭环传函为：要使必有：█3-6解：解：（注意：求稳态误差前首先应判定系统是否稳定，课程学习时由于先介绍稳态误差，才介绍稳定性判别，所以做作业时并未考虑稳定，即假设已知系统是稳定的）①判断稳定性1501550016.7500可见，劳斯表中首列系数全大于零，该系统稳定。②用静态误差系数法依题意有K=50/5=10,v=1当时，当时，当时，因此，29█3-7解：由题意█3-8解：（1）作用时，用静态位置误差系数求解。系统开环传递函数为开环增益，系统型别，静态位置误差系数设参数选取