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时间:2020-08-05
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1、自动控制原理习题解答(余成波-张莲-胡晓倩)精品文档第1章控制系统的基本概念1.5图1.1所示的转速闭环控制系统中,若测速发电机的正负极性接反了,试问系统能否正常工作?为什么?解:若测速发电机的正负极性接反,偏差电压则为系统将由负反馈变为正反馈,而正反馈不能进行系统控制,会使系统的偏差越来越大。因此,系统不能正常工作。1.9仓库大门自动控制系统原理如图1.8所示。试说明仓库大门开启、关闭的工作原理。如果大门不能全开或全关,应该怎样进行调整?收集于网络,如有侵权请联系管理员删除精品文档图1.8仓库大门自动控制系统解当给定电
2、位器和测量电位器输出相等时,放大器无输出,门的位置不变。假设门的原始位置在“关”状态,当门需要打开时,“开门”开关打开,“关门”开关闭合,给定电位器和测量电位器输出不相等。电位器组会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压,偏差电压经放大器放大后,驱动伺服电动机带动绞盘转动,将大门向上提起。与此同时,和大门连在一起的电刷也向上移动,直到电位器组达到平衡,即测量电位器输出与给定电位器输出相等,则电动机停止转动,大门达到开启位置。反之,当合上关门开关时,电动机带动绞盘使大门关闭,从而可以实现大门远距离开闭自动控制。系统方
3、框图如图1.9所示。图1.9仓库大门自动控制系统方框图关门位置对应的电位开门位置、放大器绞盘-ue实际位置电动机大门给定电位器测量电位器如果大门不能全开或者全闭,说明电位器组给定的参考电压与期望的开门位置或关门位置不一致,应该调整电位器组的滑臂位置,即调整“开门”或“关门”位置对应的参考电压。收集于网络,如有侵权请联系管理员删除精品文档第2章自动控制系统的数学模型2.1求图2.1中RC电路和运算放大器的传递函数。解:(a)令Z1=为电容和电阻的复数阻抗之和;Z2=为电阻的复数阻抗。由此可求得传递函数为:(c)该电路由运算
4、放大器组成,属于有源网络。运算放大器工作时,A点的电压约等于零,称为虚地。输入、输出电路的复数阻抗Z1和Z2分别为Z1=,Z2=。又由虚短得故有2.4已知某系统满足微分方程组为试画出系统的结构图,并求系统的传递函数和。解:在零初始条件下,对上述微分方程组取拉氏变换得:收集于网络,如有侵权请联系管理员删除精品文档图2.9题2.4系统动态结构图R(s)E(s)C(s)B(s)10连杆、电位器每个等式代表一个环节,且系统的输入信号为,输出信号为,是偏差信号。根据各环节输入、输出变量之间的关系式,推出系统动态结构图,如图2.9所
5、示。化简动态结构图,可得系统传递函数为2.5简化图2.10所示系统的结构图,求输出的表达式。图2.10系统结构图RLC网络收集于网络,如有侵权请联系管理员删除精品文档(a)图2.11题2.5系统结构图等效过程-r-r++++-==r+解:本系统为多输入-单输出系统,可利用线性系统的叠加定理,分别求取各个输入信号作用下的输出,其和即为所求的系统总输出。系统动态结构图可化简为图2.11(a)。考虑到输入信号D1(s)附近相邻的相加点可交换,将系统结构图图2.11(a)简化为图2.11(b)。(b)图2.11题2.5系统结构图
6、等效过程-r++++-==r1)求输入信号R(s)用下的输出CR(s),此时假定其他两个输入为零,即D1(s)=D2(s)=0,则根据系统结构图2.11(b),化简可得输出CR(s)为收集于网络,如有侵权请联系管理员删除精品文档(c)图2.11题2.5系统结构图等效过程-r1)求输入信号D1(s)用下的输出CD1(s),此时假定R(s)=D2(s)=0,则系统结构图可等效为图2.11(c)。化简可得输出CD1(s)为2)求输入信号D2(s)用下的输出CD1(s),此时假定R(s)=D1(s)=0,则系统结构图可等效为图2
7、.11(d)。(d)图2.11题2.5系统结构图等效过程-r-r化简可得收集于网络,如有侵权请联系管理员删除精品文档输出CD2(s)为4)综上所述,本系统的总输出为图2.12控制系统结构图RLC网络2.6简化图2.12所示各系统的结构图,并求出传递函数。解:图2.12(a)是具有交叉连接的结构图。为消除交叉,可采用移动相加点、分支点的方法处理。图中a、b两点,一个是相加点,一个是分支点,二者相异,不可以任意交换,但可以相对各串联环节前移或后移,如图2.13(a)所示。求解步骤:(1)将分支点a后移,等效图如图2.13(b
8、)所示。(2)将相加点b前移,等效图如图2.13(c)所示。(3)将相加点b与前一个相加点交换,并化简各负反馈及串、并联环节,得图2.13(d)。(4)化简局部负反馈,故得图2.13(e)。收集于网络,如有侵权请联系管理员删除精品文档(5)前向通道两环节串联,再化简单位负反馈系统,得到系统(a)的闭环传递函数为收集于
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