自控原理课后答案

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1、1•答：开环：电风扇，通电即能运转，无法实现温度的精确控制；闭环：空调，可以自由设定温度，并实现精确控制2•答：负反馈使输出起到与输入相反的作用，使系统输出与系统冃标的误差减小，系统趋于稳定。対负反馈的研究是控制论的核心问题。3.答：开环控制系统的精度主要取决于它的标定精度以及组成系统元部件特性的稳定程度。由于开环控制系统没有抵抗干扰的能力，故控制精度较低。但是，开环控制系统结构简单、成本低、稳定性好，也容易实现，在某些自动控制设备中仍被大量采用。由于闭环控制系统屮采用了负反馈，控制系统对外部或内部干扰的影响都不甚敏感。这样就可以选用不太精密的元部件构成较为精确的控制系统

2、。由于闭环控制系统釆用反馈装置需要添加元部件，造价较高，同吋也增加了系统的复杂性。如果系统的结构参数选择不当,控制过程可能变得更差，甚至出现振荡或发散等不稳定的情况。4•答：基本要求：在确保稳定性的前提下，要求系统的动态性能和稳态性能好，即：动态过程平稳（稳定性）、响应动作要快（快速性）、跟踪值要准确（准确性）。其屮最主要的要求是稳定性。5.答：转速设定实际转速w~►自动驾驶器>汽车>6.答:疼痛刺激…〉神经末梢…〉神经中枢…〉大脑…〉神经中枢…〉肌肉骨骼…〉人体反应7•答:学习的知识学生>测验.考试&答:9•判断下列系统是线性定常系统、线性时变系统还是非线性系统。其中虫

3、）和c⑴分别为输入和输岀。解：（1）线性吋变系统（2）线性定常系统（3）非线性系统（4）线性定常系统第2章1•求下列函数的拉普拉斯变换，并用查表的方法验证结果。(1)/(/)=严解:F(s)=L[e-2t]=-^—5+2解：F(s)=L[sin4z+cos4r]F二552+5-6+1652+1652+16解：F(5)=L[r3+/z]=4+5-4(4)/(r)=sintcost解:/(/)二sin/cos心送^(5)/(r)=cos2t解：/(/)=cos21=cos2t+1弘)=厶严2小]=1[J+i£+222?+455(52+4)(4)/(r)=sin2t解：/(/)

4、=sin?/=l—22s丁+4$(丁+4)2•求下列函数的拉氏逆变换⑴讣占解：g』严(2)F(5)1(5+I)2解：几）"［為Sii21解：/⑴"［市］"苫.齐］=严2,(4)F(5)=(5+1)(5-3)解：F")(5+1)(5-3)5+1s_3心=(s、+1)・F(s)L_]132f心二"一卩/⑴仁二㊁_13F($)=」+丄5+15-3_j_3/(r)=£_,[二■+2]=_丄「+3尹5+15-322(5)F(s)5+1解：FG)_f2+s_6_(s、+3)(f_2)kxk2+$+35-2F(5)=5+152+5-623口)"[丄+」5+35-2—G+3)・FG)」=

5、

6、3Z:2=(5-2).F(5)L=2=-23=5

7、5s+35-22s+5(6)"/+4$+13解：FW++132s+52(s+2)+l=7•(5+2)2+32(5+2)2+323($+2)2+32g-+丄•一($+2)2+3」=°2(卄2)2+3丿+"〔亍($+2)2+3」2宀os3冷宀严(2c°s3冷sin3‘)3cos3t+sin3f)=e~2tsin(3r+80.5°)31・求系统的微分方程，并写出对应的传递函数。(其中F为外力，k为弹性系数，/为阻尼系数，丿为位移量)(a)•X/z^z^/I)t;)////////7///解：设质量为m相对于初始状态的位移、

8、速度、加速度分别为『(/)、空◎由牛顿运dt动定律得：F(r)—ky(t)=m")(3-1)dt整理公式(3“)得微分方程为：加空°+Q(r)=Fa),对此式进行拉式变换得：dtmsY(s)+kY(s)=F($),得到传递函数为G(s)=Z也=—1-—F(s)ms+k(b)解：设质量柿相对于初始状态的位移、速度、加速度分别为刈、普、将并在弹簧Q阻尼器/和弹簧危Z间引入辅助点A,设弹簧Q阻尼器/的位移为H(f),由牛顿运动定律得：3⑴+f电®=k2[y(f)-x(/)]atF(t)-k2[『(/)-)}(/)]=加消掉中间变量必⑴整理得:(3-2)对公式(3-2)进行拉式变

9、换得传递函数为：G(5)=1^1=F(s)竺舟3+(Elm+；77)52+fs+kxk2k2//////—i解：设质蟄为m相对于初始状态的位移、速度、加速度分别为y(f)、空°、心雲,dtdt~有牛顿运动定律得：F(/)_%+kJy(t)_f=加纟丫)(3-3)dtdr整理公式(3・3)得微分方程为：加空R+/空◎+(心+£Jy(/)=F(f),对此式进行拉drdt-式变换得传递函数为：G(沪竺=——F(5)ms1+於+伙i+£2)2•求下列系统的传递函数。(其中⑷为输入量，“2为输出量)解：由复阻抗方法可得：(1)0—1_I