自控原理习题答案(全).doc

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1、普通高等教育“十一五”国家级规划教材全国高等专科教育自动化类专业规划教材《自动控制原理》习题答案主编：陈铁牛机械工业出版社第一章习题答案1-1直流电机控制系统开环闭环工作原理直流电机为控制对象，系统被控量为直流电机转速。在励磁电流和负载恒定的条件下，在滑动电位器确定的某一给定电压作用下，电机以一定的转速运转。采用检测装置（测速发电机）检测输出量，并转换为相应反馈电压与给定电压比较，将偏差电压放大后用以控制电机使转速保持恒定。特点在扰动作用下（如负载增加），电机转速变化，在无人干预情况下电机将偏离给

2、定速度。（系统只有输入量对输出量产生作用）在扰动作用下（如负载增加），电机转速变化通过检测后进行反馈，用偏差电压控制电机消除转速偏差，保持转速恒定。（通过反馈形成闭环，输出量参与控制）自动控制系统开环系统闭环系统优点系统结构和控制方式简单，成本低，应用广泛，适用干扰小的简易控制系统。对系统偏差有很好的纠正作用，抗干扰能力强，控制精度高。缺点在扰动作用下，系统无法实现自动补偿，控制精度无法保证。系统结构复杂，构造困难，造价高，会引起系统不稳定。1-21-3闭环控制系统主要由被控对象，给定装置，比较、

3、放大装置，执行装置，测量和变送装置，校正装置等组成。被控对象：指要进行控制的设备和过程。给定装置：设定与被控量相对应给定量的装置。比较、放大装置：对给定量与测量值进行运算，并将偏差量进行放大的装置。执行装置：直接作用于控制对象的传动装置和调节机构。测量和变送装置：检测被控量并进行转换用以和给定量比较的装置。校正装置：用以改善原系统控制性能的装置。题1-4答：（图略）题1-5答：该系统是随动系统。（图略）题1-6答：（图略）第二章习题答案题2-1解：（1）F(s)=（2）F(s)=0.5（3）F(s

4、)=（4）F(s)=（5）F(s)=题2-2解：(1)f(t)=1+cost+5sint(2)f(t)=e-4t(cost-4sint)(3)f(t)=(4)f(t)=-(5)f(t)=-题2-3解：a)b)c)题2-4解：a)G(s)=(T1=R1C,T2=R2C)b)G(s)=(T1=R1C,T2=R2C)c)G(s)=(T1=R1C1,T2=R1C2,T3=R2C1,T4=R2C2)题2-5解：(图略)题2-6解：题2-7解：a)b)c)d)e)G(s)=[G1(s)-G2(s)]G3(s)

5、f)g)题2-8解：题2-9解：题2-10解：(1)(2)题2-11解：(T1=R1C,T2=R2C,Td=La/Ra,Tm=GD2Ra/375CeCm)第三章习题答案3-1．（取5%误差带）3-2．K=23-3．当系统参数为：，时，指标计算为：当系统参数为：，时，系统为临界阻尼状态，系统无超调，此时有：-3-4．当时，代入上式得：，，此时的性能指标为：当时，代入上式得：，，此时的性能指标为：由本题计算的结果可知：当系统的开环放大倍数增大时，其阻尼比减小，系统相对稳定性变差，系统峰值时间变短，超调

6、量增大，响应变快，但由于振荡加剧，调节时间不一定短，本题中的调节时间一样大。3-5．3-6．，3-7．1）系统稳定。2）系统稳定。3）系统不稳定。4）系统不稳定，且有两个不稳定的根。3-8．系统的闭环传递函数为：将系统传递函数与二阶系统标准式：比较可知：；3-9．1）系统稳定的K值为：2）系统稳定的条件为：3）系统稳定的条件为：3-10．（1）系统稳定域为：（2）当n=1时，系统稳定范围是：当n=0.5时，系统稳定范围是：当n=0.1时，系统稳定范围是：当n=0.01时，系统稳定范围是：当n=0时

7、，系统稳定范围是：(3)在系统时间常数相距越远时，稳定的K值范围越大。3-11．（1）a)当，时，则误差为：b)当，时，则误差为：(2)a)当，时，则误差为：b)当，时，则误差为：3-12．1）当时，系统相当于0型。2）当要求系统具有1型精度时，应有：3-13．3-14．1）当：时，2）当：时，3-15．证明：系统的误差为：由于系统稳定，可用终值定理求稳态误差。1)当系统为阶跃输入时：，则稳态误差为：，可见稳态误差等于零的条件是：2)当系统为斜坡输入时：，则稳态误差为：可见稳态误差为零的条件是：；

8、3-16．应选取传函为：的形式，在选择参数使系统稳定的条件下，当：，时求得系统的稳态误差为：3-17．系统的误差为：可见干扰作用下的误差的大小与输入作用下的误差有相同的形式，为干扰值的倍。3-18t=0:0.01:10;zeta=0.2;num=[25];den=[110*zeta25];sys=tf(num,den);p=roots(den);step(sys,t);gridxlabel('t');ylabel('y(t)');　　　　　　　　　　　　　　　　　由图可见指标，超调