自动控制原理习

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1、第五章频率分析法5-1数学模拟工具可以用来研究，比单一商业组织范围大得多打得许多经济问题。有关国民收入、经济管理政策、私人商业投资、商品生产、纳税和消费者开支等的经济关系。可由习题5-1图所示方块图表示。虽然商品生产为有效资金的纯时延滞后，但G2(S)用滞后环节代表是足够的。假设E(s)和N(s)的关系和管理政策为根据系统稳定的A和B，试确定所要求的C和D。习题5-1图5-2按复平面绘图，试确定由以下值表示的反馈系统是否稳定。a)b)c)d)不要对所有频率绘制的精确图形。只需要正确地确定选择几个频率值。5-3按复平面绘图，试确定习题5-3图所示系统是否稳定。习题5-3图5-4按复平

2、面绘图，试确定习题5-4图所示系统是否稳定。习题5-4图5-5习题5-5所示为对应几个传递函数在复平面所画的正频率部分的奈魁斯图。试确定其稳定性，假设在右半平面没有极点。习题5-5图5-6人体肢部移动的电激活(electronicactivation)自动控制系统设计是控制理论应用的又一有趣例子[30]。根据电脉冲，使麻痹的肢部收缩，执行人手的职能运动。习题5-6a图表示为应用常规控制系统概念组成的系统。电控制供给电信号收缩肌肉(运动肌)和反抗肌肉(对拉肌)。习题5-6b图所示等效方块图，假设传递函数参考的典型值如下：J=1,C=20,,=1a)利用奈魁斯图，确定电增益A为2时的相

3、位裕量。b)当电增益为100时，重做a)项。习题5-6图5-7画出以下传递函数的幅频特性图（标出幅值db）和相频特性图（标出相角degrees）a);b);c);d);假设GA和GC表示单位增益反馈系统的开环传递函数，试确定a)和c)两项的相位裕量和增益裕量。5-8设具有如题5-8图所示结构的反馈控制系统。a)试画出开环增益函数的奈魁斯特图。b)试画出以频率为函数的伯德图，并标出幅值(db)和相角(degrees).c)试找出系统的相位裕量和增益裕量。指出a)和b)两项图上的这些点。d)找出Kp,Kv,和Ko的值.e)当速度输入为5rad/sec时，稳态速度滞后误差多少？习题5-8

4、图5-9对应传递函数重做习题5-8.5-10设反馈控制系统具有如习题5-10图所示结构。a)试绘制该系统的伯德图。b)试求增益剪切频率为多少？增益剪切频率的相位裕量是多少？系统是否稳定？c)找出Kp,Kv,和Ko的值。当速度输入为40rad/sec时，稳态速度滞后误差是多少？习题5-10图5-11对应传递函数重做习题5-10.5-12贮槽液面控制如习题5-12图所示。要求贮槽内液面C，即使出口流量V发送变化，也应包吃在容许范围以内。如果液面位置不正确，即产生误差电压E，并经过放大后作用于伺服马达。经适当齿轮传动N,调节入口流量，从而恢复平衡，这样依次控制阀门。该图中有以下关系：En

5、=R-C=液面误差（in）;E0=KoEn=作用于马达的电压（V）；M1=G1E0=阀的位置（rad）;M2=KvM1=供给槽的流量（ftt/sec）;C=G2M2=贮槽液面（in）。有关的常数和传递函数如下：阀移动没伏的弧度；G2=每ftt/sec液面0.5/s时；Kv=阀移动每弧度0.1ftt/secKo=所设放大器增益；误差检测器=误差为每时1次。a)试画出系统方块图，标出所有传递函数。b)利用伯德图法，试确定要求放大器的增益Ko，满足增益剪切频率为1.5rad/sec.c)利用b)项确定的增益值，最终相位裕量和增益裕量是多少？习题5-12图5-13由船舰自动驾驶系统，保持船

6、的要求航向比舵手偶尔间断校正航向要准确得多，准确船舰航向，对扫雷艇更是攸关紧要的实际问题。扫雷艇必须按要求规定的，具有最小容许偏差的直线路径扫雷。习题5-13图表示整个控制问题，表示离开说期望航线，扫雷艇的偏差，表示驾驶舵的偏转角。对于一艘180一呎扫雷艇移动速度为13ft/sec，和的传递函数为,试确定该传递函数的伯德图。习题5-13图5-14设一反馈控制系统具有如习题5-14图所示的结构，其中U(s)表示外来信号，作为加到设备的输入。a)假设G1(s)=1,绘制该系统对数幅频特性。b)试求外来阶跃输入信号U(s)为0.1单位下的稳态误差。设G1(s)=K，试确定满足此规定的K.

7、c)试确定剪切频率和最终冲b)项得出的相位裕量。习题5-14图5-15用以下传递函数重做习题5-145-17设一反馈控制系统具有如习题5-17图所示方块图。a)试确定输入速度为10rad/sec稳态速度滞后误差为30所要求的增益K。b)和M的值是多少？习题5-17图5-18设单位反馈系统，其前向传递函数为a)试在尼柯尔斯图上绘制.b)和M的值是多少？5-19对应重做习题5-18。5-20设一单位反馈控制系统，其前向传递函数为a)粗略地画出所有根轨迹图，并标上轨迹的相应