自动过程控制原理习题.doc

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1、《自动控制原理》习题习  题11有一水位控制装置如图所示。试分析它的控制原理，指出它是开环控制系统闭环控制系统？说出它的被控量，输入量及扰动量是什么？绘制出其系统图。  2某生产机械的恒速控制系统原理如图所示。系统中除速度反馈外，还设置了电流正反馈以补偿负载变化的影响。试标出各点信号的正负号并画出框图。3图示为温度控制系统的原理图。指出系统的输入量和被控量，并画出系统框图。4.自动驾驶器用控制系统将汽车的速度限制在允许范围内。画出方块图说明此反馈系统。5.双输入控制系统的一个常见例子是由冷热两个阀门的家用沐浴器。目标是同时控制水温和流量，画出此闭环系统的方块图，你愿意

2、让别人给你开环控制的沐浴器吗？6.开环控制系统和闭环控制系统各有什么优缺点？7.反馈控制系统的动态特性有哪几种类型？生产过程希望的动态过程特性是什么？习题21　试分别写出图示各无源网络的传递函数。习题1图2　求图示各机械运动系统的传递函数。(1)求图a的＝？　(2)求图b的＝？　(3)求图c的＝？习题2图3　试分别写出图中各有源网络的传递函数U2(s)/U1(s)。习题3图4　交流伺服电动机的原理线路和转矩－转速特性曲线如图所示。图中，u为控制电压．T为电动机的输出转矩。N为电动机的转矩。由图可T与n、u呈非线性。设在某平衡状态附近用增量化表示的转矩与转速、控制电压关

3、系方程为kn、kc为与平衡状态有关的值，可由转矩－转速特性曲线求得。设折合到电动机的总转动惯量为J，粘滞摩擦系数为f，略去其他负载力矩，试写出交流伺服电动机的方程式并求输入为uc，输出为转角θ和转速为n时交流伺服电动机的传递函数。习题4图    5　图示一个转速控制系统，输入量是电压V，输出量是负载的转速w，画出系统的结构图，并写出其输入输出间的数学表达式。　  习题5图    6 已知一系统由如下方程组组成，试绘制系统框图，求出闭环传递函数。7 系统的微分方程组如下：其中K0，K1，K2，T均为正常数。试建立系统结构图，并求传递函数C(s)/R(s)，C(s)/N1

4、(s)及C(s)/N2(s)。8 试简化图中各系统结构图，并求传递函数C(s)/R(s)。习题8图9       试用梅逊公式求解习题8图所示系统的传递函数C(s)/R(s)。10 考虑习题10图所示的结构图，试求出C(s)/R(s)。习题10图11 已知系统结构图如习题11图所示，试写出系统在输入R(s)及扰动N(s)同时作用下输出C(s)的表达式。 习题11图12 已知系统结构如习题12图所示，试将其转换成信号流图，并求出C(s)/R(s)。 习题12图13 系统的信号流图如习题13图所示，试求C(s)/R(s)。习题13图14 习题14图是一个模拟调节器的电路示

5、意图。（a）写出输入ur与输出uc之间的微分方程；（b）建立该调节器的结构图；（c）求闭环传递函数Uc(s)/Ur(s)。习题14图15　某弹簧的力-位移特性曲线如习题17图所示。在仅存在小扰动的情况下，当工作点分别为x0=-1.2、0、2.5时，试计算弹簧在工作点附近的弹性系数。习题15图16试求习题16图所示结构图的传递函数C(s)/R(s)。 习题16图17　已知系统结构图如习题17图所示，求传递函数C1(s)/R1(s)，C2(s)/R1(s)，C1(s)/R2(s)，C2(s)/R2(s)。习题17图18　放大器可能存在死区，其工作特性曲线如习题18图所

6、示。在近似线性工作区，可以用3次函数y=ax3来近似描述放大器的输入-输出特性。当工作点为x=0.6时，试选择a的合适取值，并确定放大器的线性近似模型。 习题18图习题31　一单位反馈系统的开环传递函数为求①系统的单位阶跃响应及动态性能指标σ%,ts,tp②输入量为单位脉冲函数时系统的输出响应。2　设控制系统闭环传递函数为试在S平面上绘出满足下述要求的系统特征方程式根可能位于的区域。（a）1＞z≥0.707，wn≥2（b）0.5≥z＞0，4≥wn≥2（c）0.707≥z＞0.5，wn≤23　一单位反馈系统的开环传递函数为Gk(s)=ωn2/s(s+2ξωn) 已知系统

7、的r(t)=1(1),误差时间函数为e(t)=1.4e-1.7t-0.4-3.74t求系统的阻尼比ξ,自然振荡角耗率ωn、系统的闭环传递函数及系统的温态误差。4　已知二阶系统的闭环传递函数为确定在下述参数时的闭环极点，并求系统的单位阶跃响应曲线和相应的性能指标。（a）z=2，wn=5；（b）z=1.2，wn=5；（c）当z≥1.5时，说明是否可忽略距离原点较远的极点及理由。5　单位反馈系统的开环传递函数为（a）求系统在单位阶跃输入信号r(t)=1(t)作用下的误差函数e(t)；（b）是否可以用拉普拉斯变换的终值定理求系统的稳态误差，为什么?6　单位