古典控制理论基础习题及答案.doc

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1、古典控制理论基础习题详解一概述2-1-1试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点。2-1-2试列举儿个日常生活屮的开环和闭环控制系统的例了，并说明其丁•作原理。2-1-3试判断下列微分方程所描述的系统属何种类型（线性、非线性；定常、时变）。（1）弊+3如+2cg叫心drdtdt（3）牌+2如+2心）》（小drdt⑵警+2"晋+2心⑷5警+c⑴=3警+2r⑴+3卜（皿2-1-4根据题2・1・1图所示的电动机速度控制系统工作原理图：（1）将°,方与c,d用线连接成负反馈系统；放大器（2）画出系统方框图。2-1-5下图是水位控制系统的电动机VnII+EO

2、n测速发电机-cloJg2-1-3图示意图，图中0,^2分别为进水流最和出水流最。控制的目的是保持水位为-定的高度。试说明该系统的T•作原理并画出其方框图。负载2-1-6仓库人门白动控制系统如图所示，试分析系统的丁•作原理，绘制系统的方框图,指出各实际元件的功能及输入、输出量。二控制系统的数学模型2-2-1试建立下图所示各系统的微分方程并说明这吐微分方程Z间有什么特点，其屮电压和位移石(/)为输入量;电压％(r)和位移乞⑴为输出量;k,k和他为弹簧弹性系数;f为阻尼系数。CO-xe(t)////(")(b)题2亠1图2-2-2试求题2-2-2图所

3、示冬电路的传递函数。丄=/-⑹qxT-rI)*0Q+“o-o-(”)题2-2-2图2-2-3丁业上常川孔板和并乐变送器测量流体的流最。通过孔板的流最Q与孔板前厉的并压P的平方根成正比，即Q=k",式屮k为常数，设系统在流量值&附近作微小变化，试将流量方程线性化。2-2-4系统的微分方秤组为:X

4、(O=r(r)-c(r)atx3(t)=x2(t)-k3c(t)T2^^-+c(t)=k2x3(t)dt式屮丁丘山左2*3均为正的常数，系统的输入为M),输出为c(t),试画出动态结构图，并求出传递函数心雳。2-2-5川运算放人器纽•成的有源电网络如题22

5、5图所示，试采川复阻抗法写出它们的传递函数。C(")题2-2-5图226系统方框图如题2-2-6图所示，试简化方框图，并求出它们的传递函数需。⑺)(C)(d)题2-2-6图2・2・7系统方框图如题227图所示，试用梅逊公式求岀它们的传递函数磐题2-2-7图2-2-8设线性系统结构图如题2-2-8图所示，试（1）画出系统的信号流图；（2）求传递函数空1及£型。恥）R2（s）题2-2-8图2-2-9系统的动态结构图如图所示，试求（1）求传递函数3和空；（2）若要求消除丁扰对输出的影响，求6（.（5）=?R（s）N（S）N(s)D<题2-2-9图题221

6、0图2-2-11系统微分方程如下:勺(『)=“/)一无、(/)+K"(f)兀2⑴=K()无］(/)x3(t)=x2(t)-n(t)-x5(/)7x4(0=x3(f)x5(r)=x4(r)-t(09(0=E(t)-c(t)试求系统的传递函数空及少。其屮厂，〃为输入，c为输出。K°,K、,T均为常数。R⑶N(s)2-2-12己知系统方椎图如图所示，试求各典型传递函数3,竺,3,竺，/?(5)/?(5)N(s)N(s)C(5)E(5)F(s)'F(s)题2212图三时域分析法2-3-1若某系统，当零初始条件下的单位阶跃响应为"/)=1-£亠+「试求系统的

7、传递函数和脉冲响应。2-3-2二阶系统单位阶跃响应曲线如图所示，试确定系统开环传递函数。设系统为单位负反馈式。2-2-3已知系统的结构图如图所示(1)当褊=0时,求系统的阻尼比.无阻尼振荡频率©和单位斜坡输入时的稳态误（2）确定褊以使片（）.707,并求此时当输入为单位斜坡函数时系统的稳态谋井。8心+2)C(s)题2-3-3图3-4若温度计的特性用传递函数50=占描述，现用温度计测最盛存容器内的水温,发现需30s时间指出实际水温的95%的数值。试求：（1）把容器的水温加热到100°C,温度计的温度指示误差％;（2）给容器加热，使水温依6°C/min

8、的速度线性变化时，温度计的稳态指示谋井绻。2-3-5闭环传递函数G⑴二一匕，试在S平而绘出满足下列要求的闭环特征方程根的区域：(1)0.707<^<1,>Irad/5(2)0<^<0.5,2rad/s

9、）时：调节时间/$、上升时间匚。2-3-8己知闭环系统特征方程式如下，试用劳斯判据判沱系统的稳加性及根的分布情况。(1)5