自动控制原理答案课后答案.pdf

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1、自动控制原理（非自动化类）习题答案第一章习题1-1（略）1-2（略）1-3解：受控对象：水箱液面。被控量：水箱的实际水位hc执行元件：通过电机控制进水阀门开度，控制进水流量。测量元件：浮子，杠杆。比较计算元件：电位器。放大元件：放大器。工作原理：系统的被控对象为水箱。被控量为水箱的实际水位hc。给定值为希望水位hr（与电位器设定电压u相对应，此时电位器电刷位于中点位置）。r当hh=时，电位器电刷位于中点位置，电动机不工作。一但hh≠时，浮子位置相应升高（或crcr降低），通过杠杆作用使电位器电刷从中点位置下移（或上移），从而给电动机提供一定的工

2、作电压，驱动电动机通过减速器使阀门的开度减小（或增大），以使水箱水位达到希望值h。r出水hrhc电位器放大器电动机减速器阀门水箱_www.khdaw.com浮子杠杆水位自动控制系统的职能方框图1-4解：受控对象：门。受控量：门的位置执行元件：电动机，绞盘。测量比较元件：电位计放大元件：放大器。工作原理：系统的被控对象为大门。被控量为大门的实际位置。输入量为希望的大门位置。当合上开门开关时，桥式电位器测量电路产生偏差电压，经放大器放大后，驱动电动机带动绞盘转动，使大门向上提起。同时，与大门连在一起的电位器电刷上移，直到桥式电位器达到平衡，电动机停

3、转，开门开关自动断开。反之，当合上关门开关时，电动机带动绞盘反转，使大门关闭。开()闭门门实际的位置位置电位器放大器电动机绞盘大门_仓库大门自动控制开（闭）的职能方框图1-5解：系统的输出量：电炉炉温给定输入量：加热器电压被控对象：电炉1放大元件：电压放大器，功率放大器，减速器比较元件：电位计测量元件：热电偶职能方框图：给定炉温炉温电位器电压放大功率放大电机加热器电炉—热电偶第二章习题2-1解：对微分方程做拉氏变换：⎧X()sR=−+()sCsNs()()11⎪XsKXs()=()⎪211⎪⎪XsXsXs325()=−()()⎨TsXs()=X

4、s()⎪43⎪X()sXsK=−()Ns()5422⎪2⎪⎩KXs()=+sCssCs()()35绘制上式各子方程的方块图如下图所示：N1(s)R(s)+X1(s)X2(s)X3(s)X1(s)X2(s)-K1-C(s)X5(s)N2(s)K2X3(s)X4(s)X5(s)C(s)1X4(s)-X5(s)K132ss+Ts将方块图连接起来，得出系统的动态结构图：N2(s)K2N1(s)_C(s)R(s)+X1(s)X2(s)X3(s)X4(s)X5(s)11K1K3Tsss2+--KK13CsRs()/()=，32Ts++++(1T)ssKK1

5、32CsNsCsRs()/()=()/()，1KKTs23CsNs()/()=−232Ts++++(1T)ssKK132-2解：对微分方程做拉氏变换⎧XsKRsCs()=−[()()]1⎪Xs()=τsRs()⎪2⎪⎪(1sXsXsXs+=+)()()()312⎨(1Ts+=+)(Xs)(Xs)(Xs)⎪435⎪Cs()=−XsNs()()4⎪⎪⎩XsTsNs()(=+1)()5绘制上式各子方程的方块如下图：X2(s)R(s)X1(s)R(s)X2(s)X1(s)1X3(s)Ksτ-s+1C(s)X5(s)N(s)N(s)X5(s)X3(s)1

6、X4(s)X4(s)—C(s)sTTs+1将方块图连接得出系统的动态结构图：N(s)X2(s)Ts+1τsX5(s)R(s)X1(s)1X3(s)1X4(s)—C(s)K-s+1Ts+1Ksτ+Cs()(1sT++++)(1s)(1sT)(1s)Ks+τ==Rs()kTs2+(1T+++)(1sK)1+(1sT++)(1s)Cs()=0Ns()2-3解：（过程略）Cs()1Cs()GG+12(a)=(b)=2R()smsf++sKR()1s+−+−GGGGGGGG131423243Cs()GG+GCs()GG−21212(c)=(d)=R()1

7、sG++GGR()1sG−G12123Cs()GGGG1234(e)=R()1s++++GGGGGGGGGG12233412342-4解：（1）求C/R，令N=0KKK123Gs()=sTs(1+)Gs()KKK123CsRs()/()==21(++Gs)TssKKK+123求C/N，令R=0，向后移动单位反馈的比较点K3K2Ts+1KKsKKKGnn31−23CsNs()/()(=−KGK)=nn12sTK3K2s++sK123KK1+K1Ts+1s（2）要消除干扰对系统的影响KKsKKKG−nn3123CsNs()/()==02Ts++sK

8、KK123KsnGs()=nKK122-5解：（a）（1）系统的反馈回路有三个，所以有3∑La=++=−LL12L3GGGGGG125−234+GGG