自动控制工程基础作业参考答案.doc

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1、《自动控制工程基础》作业参考答案作业一1.1指出下列系统屮哪些属开环控制，哪些属闭环控制:(1)家用电冰箱(6)电饭煲(2)家用空调(7)多速电风扇(3)家用洗衣机(8)调光台灯(4)抽水马桶(5)普通车床解：(1)、(2)属闭环控制。(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)属开环控制。1.2组成自动控制系统的主要环节有哪些？它们备有什么特点？起什么作川？解：组成白动控制系统的主要环节如下：(1)给定元件：由它调节给定信号，以调节输出量的大小。(2)检测元件：由它检测输出量的大小，并反馈到输入端。(3)比较环节：在此处，反馈信

2、号与给定信号进行叠加，信号的极性以“+”或“-”表示。(4)放大元件：由于偏差信号一般很小，因此要经过电压放大及功率放大，以驱动执行元件。(5)执行元件：驱动被控制对象的环节。(6)控制对象：亦称被调对象。(7)反馈环节：由它将输出量引出，再冋送到控制部分。一般的闭环系统屮，反馈环节包括检测、分压、滤波等单元。1.3图1-1表示的是一角速度控制系统原理图。离心调速器的轴由内燃发动机通过减速齿轮获得角速度为w的转动，旋转的飞锤产生的离心力被弹簧力抵消，所要求的速度v由弹簧预紧力调准。(1)当w突然变化时，试说明控制系统的作用情况。(

3、2)试画出其原理方框图。发动机图i-i角速度控制系统原理图解：(1)发动机无外来扰动时，离心调速器的旋转角速度基本为一定值，此时，离心调速器与减压比例控制器处于相对平衡状态；当发动机受外來扰动，如负载的变化，使W上升，此时离心调速器的滑套产生向上的位移e,杠杠a、b的作用使液压比例控制器的控制滑阀阀芯上移，从而打开通道1,使高压汕通过该通道流入动力活塞的上部，迫使动力活塞下移，并通过活塞杆使发动机油门关小，使W下降，以保证角速度W恒定。当下降到一定值，即e下降到一定值时，减压滑阀又恢复到原位，从而保证了转速w的恒定。（2）其方框图如

4、下图所示图1-2角速度控制系统原理方框图作业二2.1试建立图2—1所不电网络的动态微分方程,并求其传递函数o-叭⑴解：（a）根据克希荷夫定律有（r）=—^idt+u0（0

5、)CT??叫⑴R、dt/?!dt代入（1）式可得⑴=C（R】+-CR,+叫⑴dtJdt整理后得系统微分方稈：C（&+RJ如卩+uo（r）=CR°如®+ur（r）dtdt经拉氏变换后，得C（/?,+R2）sUo（5）+Uo（5）=CR2sUr（5）+Ur（5）故传递函数为:G(s)CR^s+1厶C(R、+R-))5+12.2求下列函数的拉氏变换:(1)/(f)=2/+2(2)f(t)=+te~21(3)/(r)=sin(5r+-)(4)口)=严cos(12f)解：（1）22FCs)=—+-(3)由/(f)=sin(5r+y)=*si

6、n5f+斗cos5f故F(S)~23+25)+2(疋+25)~2(疋+25)(4)5*+0.4F⑶一(£+04)2+1222.3求下列函数的拉氏反变换：（1）F（s）=—————（5+2）（5+3）S+1解：（1）由F（5）=I(5+2)(5+3)5+3s+21.22故f(t)=2e~3t-e-2r2.4(2)由,”+2s+5(5+l)2+22若系统方块图如图2-2所示，求:B（s）、E（s）为输出的闭环传递函数。（1）以7?（s）为输入，分别以Q（s）、卩（s）（2）以Ms）为输入，分别以C（s）、F（s）、〃（s）、F（s）为输

7、出的闭环传递函数。N(.$)/论))图2—2系统方块图解：(1)c(5)G{(s)G2(s)/?($)一i+q($)G2($)〃($)丽=i+q(s)q($)〃($)B($)q(£)q(MW)Zi+q($)q($)〃(s)E(s)I丽—

8、+q(.g($)〃(s)N(s)1+q($)0($)〃($))(.s)-G,(.v)G2(.s)//Cv)n(Q—i+q($)q($)〃($)B(S)_G2(5)//(5)N(.$)—1+G]($)G2($)〃(.s)4)-□(£)〃(£)N($)—1+G](Eq($)〃($)2.5如下图所示，将方

9、框图化简，并求出其传递函数。(a)(b)解：（a）&R(s即系统传递函数为C(-v)1/?($)一RMG”+(rg+4G+仏G)$+1(b)AG即系统传递函数为「⑴_+*2&3+%；4〃1+gG

10、〃

11、+G2G3G4//2R(s)l+G