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时间:2018-08-07
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1、自控原理习题答案(第2版)第1章习题答案1-1解:自动控制系统:被控对象和控制装置的总体;被控对象:要求实现自动控制的机器、设备和生产过程;扰动:除给定值之外,引起被控制量变化的各种外界因素;给定值:作用于控制系统输入端,并作为控制依据的物理量;反馈:将输出量直接或间接的送到输入端,并与之相比较,使系统按其差值进行调节,使偏差减小或消除。1-2解:开环控制有洗衣机的洗衣过程,闭环控制有抽水马桶的蓄水控制、电冰箱制冷系统等。1-3解:1-4解:a与d相连,b与c相连即可;系统原理框图如下所示:1-5解:系
2、统原理框图如下所示:1-6解:对控制系统的基本要求是稳定性、准确性和快速性:稳定性是系统正常工作的前提条件;准确性反映控制系统的控制精度,要求过渡过程结束后,系统的稳态误差越小越好;快速性是要求系统的响应速度快,过渡过程时间短,超调量小。1-7解:该系统的任务是使工作机械(被控对象)的转角θc(被控量)自动跟踪手柄给定角度θr(给定量)的变化。该系统的工作原理是:检测电位计与给定电位计的电气特性相同,工作机械的转角θc经检测电位计转换成电压uc,手柄给定角度θr经给定电位计转换成给定电压ur,uc与ur
3、接入放大器前端的电桥。当工作机械转角θc没有跟踪手柄给定角度θr时,uc与ur两者不相等而产生偏差Δu=ur-uc,Δu经过放大器放大,使电动机转动,通过减速器使得负载产生减小偏差的转动。当检测电位计检测并转换的uc与ur相等,此时Δu=ur-uc=0,电动机不转,工作机械停在当前位置。其原理框图如下图所示。11-8解:谷物湿度控制系统原理框图如下。该系统的被控量是谷物湿度,给定量是希望的谷物湿度。谷物加湿后的实时湿度经湿度检测后送到调节器,若与希望的湿度产生偏差,则通过调节器控制给水阀门的开大或关小,
4、以减小两者的偏差。谷物在入口端的湿度由前馈通道输入到调节器。这样若入口处谷物湿度较大,则会使得偏差减小,从而减小阀门的开度;若谷物干燥,会增大偏差,从而加大阀门的开度。2第2章习题答案2-1描述系统动态性能的数学表达式称为数学模型。常用的数学模型有:微分方程、传递函数、动态结构图和频率特性。2-2传递函数是零初始条件下,线性定常系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。它有如下性质:(1)传递函数适用于单输入单输出系统、线性定常系统、零状态系统;(2)传递函数是系统的固有特性,即只与系统的内部结构和参
5、数有关,而与外加输入量或扰动量无关;(3)传递函数一般为真分式。2-3图a:L图b:LCduc?t?dt?Ruc?t??Lduc?t?dtdur?t?dt;d2uc?t?dt2?RC?uc?t??ur?t?;dur?t?图c:?R1?R2?C?ur?t?dtdt232222-4(1)F?s??3?2?(2)F?s??3?2sssss?4duc?t??uc?t??R2C(3)F?s??1?s?1?2?1?s?2?2?12-5(1)f?t??2t(2)f?t??te?2t(3)f?t??2cos2t(4)f
6、?t??e?t?e?3t(5)f?t???2e?2t?te?2t?2e?t(6)f?t???cost?35113sint?e?2t551212t3?12-6(1)c?t??e2(2)c?t??e?t?e?2t22-7结构图如下图示:C?s?Rs?E?s?40s?1020,?1?12s2?23s?25Rs12s2?23s?252-8c?t???e?2t?e?3t2-9(a)??s??G1G2G3(b)??s??G1G2?G1?G2?11?G1G2G3?G2G3H13133(c)??s??G1G2G3G4G
7、GG?G3G4(d)??s??1231?G1G2?G3G4?G2G31?G2G3HG1G2G3,动态结构图的化简过程略。1?G1G2H2?G2G3H1(e)??s??2-10同2-9。2-11提示:先画出每个传递函数对应的动态结构图,然后求传递函数,结果如下:C?s?Rs?C?s?E?s?E?s??1?G2G3?HGG?1G1G21,,,?23??1?G1G2HDs1?G1G2HRs1?G1G2HDs1?G1G2H2-12(1)设输入为yr,输出为y0。弹簧与阻尼器并联平行移动。(2)列写原始方程式,由
8、于无质量按受力平衡方程,各处任何时刻,均满足∑F=0,则对于A点有Ff?FK1?FK2?0式中,Ff为阻尼摩擦力,FK1、FK2为弹性恢复力。(3)写中间变量关系式Ff?f?FK1d(yr?y0)dt?K1(Yr?Y0)FK2?K2y0(4)消中间变量得fdydyr?f0?K1yr?K1y0?K2y0dtdtTdy0dy?y0?Tr?Kyrdtdt(5)化标准形式中,T?K15为时间常数,单位[秒];K?为传递函数,无量纲。K1?K2K1?
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