自动控制原理作业1

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1、自动控制原理作业一1、什么是反馈控制原理？反馈控制系统的主要特点是什么？在反馈控制系统中，控制装置对被控对象施加的控制作用，是取自被控量的反馈信息，用来不断修正被控量与输入量Z间的偏差，从而实现对被控对象进行控制的任务，这就是反馈控制的原理。反馈控制系统的的特点：具有抑制任何内、外扰动对被控量产生影响的能力，有较高的精度。但这种系统使用的元件多，结构复杂，特别是系统的性能分析和设计也比较麻烦。2、画出负反馈控制系统的组成框图，并说明各环节的作用。InputDesiredoutputActualoutputoutput执行器执行环节：将系

2、统输入减去系统输出所得的斧值作为输入量传递到控制器中，控制其执行方式并利用执行器执行，执行对象为受控对象，并输出结果。传感器反馈环节：将系统的输出量经测量、变换反馈到输入端，与给定输入和比较（相减）得到偏差信号，该偏差信号进而经信号放大、能量变换或功率放大后产生控制作用，该控制作用乂使偏差消除或减少，保证系统的输出量按给定输入的要求变化。3、试比较闭环系统与开环系统的优缺点。闭环系统：优点是抗干扰能力强；缺点是系统结构复杂，设计和调试技术也复杂,系统可能不稳定。开环系统：优点是结构简单，但缺点是抗干扰能力弱。4、试判断下列用微分方程描述

3、的系统是线性系统还是非线性系统。(1)d2ydt2是线性系统。dU2.2(2)u+u=sincotdt是非线性系统，因为不满足齐次性。(3)+y—+2y=5tdt是非线性系统，不满足齐次性。(4)+5—^rt2y=edt是非线性系统，因为不满足叠加性。5、某单位负反馈系统的脉冲响应为y(t)=e~()'5t-e-t9求系统的开环传递函数。解：y(t)=e^5t-e~l进行拉氏变换变为y(s)=—石+亠，由题冃设定为1+5/21+5单位负反馈系统，可以得到H(S)二1,R(S)二1;乂由公式胯］=架可以算岀1+G(S)R(S)G(S)=-

4、^-,求得G(S)=¥^,所以得到如=g(S)H(S)=2^，即系1—y(S)5-2E(S)s2-2统的开环传递函数。6、某复合控制系统如题6图所示，图中We(s)=as2+bs,W“(s)=105(1+0.15)(1+0.25)若使经前馈补偿后的等效系统变为II型(两个积分环节)，参数a和b应为何值?%（$）=题6图解：由图得:巴（$）（1+%（$））1+Wg等效为没有前反馈系统后应有叭($)1+畋($)w-zx二Wg($)(l+^(s))二10/+10加+10K]_%($)[-孔(s)比G)一0.02卫+(0.3-10d”2+(I_

5、10b)$r0.3-10^0_xca0.03系统II型时应有1i^m=Q(方=0」按输入补偿的复合校正，不影响闭环的特征方程，所以不会影响系统的稳定性。7、已知RC网络如题7图所示，其中ui、U2分别为网络的输入和输出：假设该网络系统的初始状态均为零状态，现要求：（1）绘制该系统的结构图；（2）求出传递函数t/2（5）/t/1（s）；（3）讨论元件参数心&，G及C2是否影响该网络响应的收敛性。O题7图解（1）由题可以得变量为:绚⑴皿2（。仏（％（。方程列写为：由输出至输入方向推演R右⑴=（心+存2⑴②51「.u{(t)-u2(t)=—

6、i2(t)dt③GJ（尺2）Z2（0+_Z1（0-仏2（（）拉普拉斯变换为：C>[S（—（S）]=/2（S）/2（小密±1=皿）I2(s)R2C2s+亠(/.(s)+/2(s))=U2(s)C2s分别画出各部分框图：12(s)G住s+1CRS—12(s).Il(s)最后得系统的结构图为:（2）方程图简化为:所以得到:Ul（s）__►—►▲三（空凹+1+2心）C2ClRls►U2（s）2（£^£+1+仆討）,〃2(S)C2CjR^s~+（G尺+G^2）$+11+G（C&2$+1+]+eg：CGR'R"十（CR+C&2+C2RJS+1C

7、2C

8、&$(3)由上式可以看岀，分子与分母仅相差C：R.,则有结论得出：C2、R1会影响系统的稳定性，但是其他不会影响。8、已知某控制系统的方框图如题8图所示，其中，R(s)为系统输入，C(s)为系统输出，玖s)为误差信号，试用方框图和信号流图方法，求传递函数C(s)/R⑸和E(s)/R(s)o若E⑸不是如题12图所示从比较点引出，而是环节G(s)的输入，试求C(s)/E⑸。解：化简结构图:分支点前移：继续化简:R(s).G®G3G4+G5)c(s)厶l+H]G.G2+GiG2H2GxG2(G3G^+G5)所以求得:C(Q/R(s)一]

9、+HGG^+GQH2+G.G2(G3G4+GJ1+G^GgH、+GQ2H°⑵玖s）不是如题12图所示从比较点引出，而是环节G⑸的输入吋信号流程图法:-H2G5C(S)G1G23G4R(S)-1该系统共有四个