自动控制原理习题及答案

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1、第26页共26页习题一1-1什么是开环控制？什么是闭环控制？分析比较开环控制和闭环控制各自的特点。1-2日常生活中有许多开环和闭环控制系统，试举几个具体例子，并说明它们的工作原理。1-3闭环控制系统是由哪些基本部分构成的？各部分的作用是什么？1-4什么是复合控制系统？分析其工作的特点。1-5什么是系统的稳定性？为什么说稳定性是自动控制系统最重要的性能指标之一？1-6什么是智能控制？分析智能控制的特点。1-7简述对反馈控制系统的基本要求？1-8在使用电冰箱时，用户通常是预先设定的一个温度值，其目的是使电

2、冰箱内部的温度保持在这个设定值。试分析电冰箱是如何实现温度的自动控制的，并画出电冰箱温度自动控制系统的方框图。习题二2-1试求题2-1图所示电路的微分方程和传递函数。题2-1图2-2试证明题2-2图所示的电路(a)与机械系统(b)具有相同的数学模型。题2-2图2-3试求题2-3图所示运算放大器构成的电路的传递函数。答案参见我的新浪博客：http://blog.sina.com.cn/cty1009第26页共26页题2-3图2-4如题2-4图所示电路，二极管是一个非线性元件，其电流与间的关系为。假设电路

3、中的，静态工作点，，试求在工作点附近的线性化方程。题2-4图2-5试简化题2-5图中各系统结构图，并求传递函数C(s)/R(s)。题2-5图2-6试求题2-6图所示系统的传递函数C1(s)/R1(s)，C2(s)/R1(s)，C1(s)/R2(s)及C2(s)/R2(s)。答案参见我的新浪博客：http://blog.sina.com.cn/cty1009第26页共26页题2-6图2-7试绘制题2-7图所示系统的信号流图，并用Mason公式求系统的传递函数C(s)/R(s)。题2-7图2-8试绘制题2

4、-8图所示系统的信号流图，并用Mason公式求系统的传递函数C(s)/R(s)。题2-8图2-9已知系统结构图如题2-9图所示，试写出系统在给定R(s)及扰动N(s)同时作用下输出C(s)的表达式。题2-9图答案参见我的新浪博客：http://blog.sina.com.cn/cty1009第26页共26页2-10系统的信号流图如题2-10图所示，试求系统的传递函数C(s)/R(s)。题2-10图2-11已知单位负反馈系统的开环传递函数(1)试用MATLAB求系统的闭环传递函数；(2)将闭环传递函数表

5、示为零极点形式和部分分式形式。2-12如题2-12图所示系统结构图(1)试用MATLAB简化结构图，并计算系统的闭环传递函数；(2)绘制闭环传递函数的零极点图。题2-12图答案参见我的新浪博客：http://blog.sina.com.cn/cty1009第26页共26页习题三3-1已知系统脉冲响应如下，试求系统闭环传递函数Φ(s)。3-2一阶系统结构图如题3-2图所示。要求系统闭环增益，调节时间（s），试确定参数的值。题3-2图系统结构图3-3单位反馈系统的开环传递函数，求单位阶跃响应和调节时间。3

6、-4给定典型二阶系统的设计指标：超调量%%，调节时间（s），峰值时间（s），试确定系统极点配置的区域，以获得预期的响应特性。3-5电子心律起博器心率控制系统结构图如题3-5图所示，其中模仿心脏的传递函数相当于一纯积分环节，要求：题3-5图电子心律起博器系统（1）若=0.5对应最佳响应，问起博器增益应取多大？（2）若期望心速为60次/分钟，并突然接通起博器，问1秒钟后实际心速为多少？瞬时最大心速多大？3-6机器人控制系统结构图如题3-6图（a）所示。试确定参数值，使系统阶跃响应的峰值时间（s），超调量%

7、%。答案参见我的新浪博客：http://blog.sina.com.cn/cty1009第26页共26页题3-6图系统结构图及单位阶跃响应3-7设题3-6图（a）所示系统的单位阶跃响应如题3-6图（b）所示。试确定系统参数和a。3-8已知系统的特征方程，试判别系统的稳定性，并确定在右半s平面根的个数及纯虚根。（1）=0（2）=0（3）=0（4）3-9单位反馈系统的开环传递函数为为使系统特征根的实部不大于-1，试确定开环增益的取值范围。3-10系统结构图如题3-10图所示。试求局部反馈加入前后系统的静态

8、位置误差系数、静态速度误差系数和静态加速度误差系数。题3-10图系统结构图3-11系统结构图如题3-11图所示。（1）为确保系统稳定，如何取值？（2）为使系统特征根全部位于平面的左侧，应取何值？（3）若时，要求系统稳态误差，应取何值？题3-11图系统结构图3-12已知单位反馈系统的开环传递函数为试分别求出当输入信号和时系统的稳态误差。3-13系统结构图如题3-13图所示。已知，试分别计算答案参见我的新浪博客：http://blog.sina.com.cn