自动控制原理及应用各章习题清华董红生

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1、习题1-1什么是自动控制？什么是自动控制系统？1-2试比较开环控制和闭环控制的优缺点。1-3自动控制系统有哪些基本组成元件？这些元件的功能是什么？1-4简述反馈控制系统的基本原理。1-5简述对自动控制系统基本要求。1-6试举几个日常生活中的开环和闭环控制系统的实例，并说明它们的工作原理。1-7液位自动控制系统如图1-19（a）所示，试说明系统工作原理。若将系统的结构改为图1-19（b）图，对系统工作有何影响？(a)(b)图1-19习题1-71-8家用电冰箱的恒温控制系统如图1-20所示，试画出系统原理框图。图1-20习题1-81-9某仓库大门自动控制系

2、统的原理如图1-21所示，试说明自动控制大门开启和关闭的工作原理，并画出系统原理框图。1-10导弹发射架方位随动控制系统如图1-22所示，试说明系统工作原理，并画出系统原理框图。图1-20习题1-8图1-21习题1-10习题2-1试建立如图2-39所示电路的微分方程。图2-39习题2-12-2求下列函数的拉普拉斯逆变换。（1）（2）（3）2-3设系统传递函数为，初始条件，，试求单位阶跃信号作用时，系统输出响应。2-4若某系统在单位阶跃输入信号时，零初始条件下的输出响应，试求系统的传递函数。2-5使用复阻抗法写出如图2-40所示有源电路的传递函数。图2-

3、40习题2-52-6已知系统方程组如下：试绘制系统结构图，并求闭环传递函数。2-7在如图2-41所示系统中，已知和两方框对应的微分方程分别是，，且初始条件均为零，试求传递函数及。图2-41习题2-72-8试用动态结构图的等效变换化简如图2-42所示系统，并求出传递函数。(a)(b)(c)(d)(e)(f)图2-42习题2-82-9已知系统微分方程组如下：其中，，为输入，为总输出，，，，均为常数。试求系统的传递函数及。2-10已知系统的结构如图2-43所示，图中为输入信号，为干扰信号，试求传递函数及。图2-43习题2-102-11某位置随动系统原理框图如

4、图2-44所示，已知电位器最大工作角度，功率放大器放大系数为。（1）分别求出电位器的传递函数及第一级和第二级放大器的放大系数，；（2）画出系统的动态结构图；（3）求系统的闭环传递函数。图2-44习题2-11习题3-1若温度计的特性用传递函数描述，设温度计对阶跃响应为在lmin内可指示出98%的实际水温，试求其响应的时间常数。如果将温度计放水箱内，水箱的温度以10℃/min的速度线性变化，试求温度计稳态误差。3-2一阶系统结构如图3-26所示。要求调节时间，试求系统反馈系数Kf的值。图3-26习题3-23-3闭环系统的传递函数为，试求系统的单位阶跃响应。

5、3-4某系统在输入信号作用下，测得输出响应为已知零初始条件为零，试求系统的传递函数。3-5设典型二阶系统的单位阶跃响应曲线如图3-27所示，试确定系统的传递函数。3-6已知单位反馈系统的开环传递函数为，试求该系统的单位阶跃响应的上升时间、峰值时间、最大超调量和调节时间。3-7系统结构图如图3-28所示，要求单位阶跃响应无超调，调节时间不大于1s，求开环增益。图3-27习题3-5图3-28习题3-73-8已知系统特征方程如下，用劳斯判据判定系统的稳定性。若系统不稳定，试确定系统在右半s平面的特征根数。（1）（2）（3）（4）3-9设单位负反馈系统，开环传

6、递函数为试确定系统稳定时的取值范围。3-10具有速度反馈的电机控制系统如图3-29所示，试求使系统稳定的τ值的取值范围。图3-29习题3-103-11设系统特征方程为，判定系统的稳定性，并判定系统的特征根的实部是否都小于或等于。3-12设单位反馈系统的开环传递函数为，试求当，，时系统的稳态误差。3-13已知单位反馈控制系统的开环传递函数如下。（1）（2）（3）试求系统的静态位置误差系数Kp、速度误差系数Kv和加速度误差系数Ka，并确定当输入信号分别为、、及时系统的稳态误差。3-14对于如图3-30所示的系统，试求，时系统的稳态误差。图3-30习题3-1

7、43-15已知系统结构如图3-31所示。已知，试求、、分别作用下，系统的稳态误差，并说明积分环节的位置对于减小输入和干扰作用下的稳态误差的影响。3-16设复合控制系统如图3-32所示。图中，，，，试求时，系统的稳态误差。3-17已知系统的结构如图3-33所示。（1）要求系统动态性能指标，，试求参数、的值。（2）计算在上述、值下，系统单位阶跃作用下的稳态误差。图3-31习题3-15图3-32习题3-16图3-33习题3-17习题4-1什么是根轨迹？平面根轨迹上的点应满足什么条件？4-2系统的根轨迹有几条？根据是什么？4-3从系统的根轨迹图中，如何确定系统

8、的稳定性的性能？4-4附加开环的零点、极点后，对系统的性能是否有改善？4-5系统的开环传递函数