自动控制原理_清华大学出版社课后习题答案

1、第一章习题答案1.自动控制：就是在人不直接参与的情况下，依靠外加装置或设备(称为控制装置或控制器)，使机械、设备或生产过程(称为被控对象)的某个工作状态或参数(称为被控量)自动地按照预定的规律运行，或使某个被控制的参数按预定要求变化。给定量：它是人们期望系统输出按照这种输入的要求而变化的控制量。故一般又称给定输入或简称输入。上例中的调节器的给定值ug即是给定输入。扰动量：它是一种人们所不希望的影响系统输出使之偏离了给定作用的控制量。上例中给水压力变化或蒸汽负荷变化都属于扰动。开环控制：指控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制过程，按这种方式组成的系统称为开环控制系统，其特点是系

2、统的输出量不会对系统的输入量产生影响。闭环控制：按照偏差进行控制的，其特点是不论什么原因使被控量偏离期望而出现偏差时，必定会产生一个相应的控制作用去减小或消除这个偏差，使被控量与期望值趋于一致。复合控制：将闭环控制系统和开环控制系统结合在一起构成的开环-闭环相结合的控制系统，称为复合控制恒值控制：给定量是一定的，控制任务是保持被控量为一不变常数，在发生扰动时尽快地使被控量恢复为给定值。随动控制：给定量是按照事先不知道的时间函数变化的，要求输出跟随给定量变化。2.7. 自动控制系统的性能的要求：稳定性、快速性、准确性。自动控制系统的性能的最基本要求：稳定性第二章习题答案1. (a) （b）（c）

3、2. (a) （b）（c）3. (a) （b）（c）4. (a) （b）5. 6. 78. 9.（a）（b）（c）10.(1) ；(2) 略；(3)系统的闭环传递函数11.闭环传递函数 12.闭环传递函数 13.传递函数 ，14.传递函数 。15.(a)；(b)；(c)；(d)16.传递函数 17.传递函数 18. 略。19. (a) ；(b) ；(c) ；(d) 20. (a) ；(b) 21. (a) ；(b) ；(c) 第三章习题答案3-1 单位脉冲响应3-12 K1=21；K2=0.183-13 （1）系统稳定，该系统三个特征根位于s的左半平面；（2）系统不稳定；（3）系统稳定；（4）

4、系统稳定。3-14 （1）0K6.59。3-15 K0.081。3-36 第四章习题答案1. 将各点坐标代入根轨迹相角条件，可得在根轨迹上，不在根轨迹上。2.把代入根轨迹相角条件验证。得，满足相角条件，所以点位于根轨迹上。利用幅值条件。开环增益。3. （1）渐近线斜率为，在实轴上的截距为。分离点为。（2）分离点为和。（3）渐近线斜率为，在实轴上的截距是。分离点为。（4）分离点为4.（1）分离点为，出射角为（2）分离点为，入射角为5.（1）分离点为，会合点为。（2）Kr=4，6.（1）分离点为，渐近线，与实轴交点，根轨迹与虚轴的交点为。（2）（3），（4），7.（1）分离点为和（2），（3），8

5、.（1）实轴上的分离点是；根轨迹与虚轴的交点为：；渐近线：与实轴夹角，在实轴上的截距；（2）临界稳定的开环增益为；（3）开环增益为。9.（1）极点为，。实轴上的根轨迹段是。根轨迹渐近线与实轴的交点是，与实轴的夹角是。（2）时，增加的开环零点在的左边。实轴上的根轨迹段是。根轨迹渐近线与实轴的交点是，与实轴的夹角是。根轨迹分支与虚轴无交点。时，增加的开环零点在的右边。实轴上的根轨迹段是。根轨迹渐近线与实轴的交点是，与实轴的夹角是。根轨迹分支与虚轴无交点。10.有4条根轨迹，其中3条趋于无穷远。实轴上的根轨迹段。渐近线和实轴的交点，与实轴的夹角为。会合点。与虚轴的交点是，。11.（1），有4条根轨迹

6、分支，且都趋于无穷远。实轴上的根轨迹段：。渐近线与实轴交点，与实轴的夹角是、。分离点：此系统是结构不稳定系统，对于任何系统均不稳定。（2）当时，有4条根轨迹分支，有3条趋于无穷远。实轴上的根轨迹段：，。渐近线与实轴的交点，与实轴的夹角是。与虚轴的交点：，当时系统稳定。12.（1），（2）实轴上的根轨迹段：，。渐近线与实轴的交点，与实轴的夹角为，。分离点。与虚轴的交点，。根轨迹的起始角为。13. 实轴上的根轨迹： 起始角： 渐近线与实轴的交点为，与实轴的夹角是。与虚轴交点： ，。闭环系统稳定范围为，14. 实轴上的根轨迹： 分离点 。与虚轴交点：，和，系统稳定的值范围为。15.（1）3条根轨迹分

7、支，2条趋于无穷远，渐近线和实轴交点，与实轴夹角。（2）3条根轨迹分支，2条趋于无穷远，渐近线和实轴交点，与实轴夹角。分离点为，与虚轴交点为，16. （1）实轴上的根轨迹段：，分离点为。（2）实轴上的根轨迹段：，分离点为17.（1）实轴上的根轨迹段：，渐近线与实轴的交点，夹角，。（2）系统结构不稳定。18. 实轴上的根轨迹：,，分离点，起始角：根据相角条件，。19. 系统产生重实根的为0.54，7.46，产生纯虚根的为2。20. 实轴上的根轨迹：,，分离点：。对应的。与虚轴交点：，起始角，。当时，系统阶跃响应为单调收敛过程；当时，阶跃响应为振荡收敛过程；当时，有两支根轨迹在s右半平面，此时系统

8、不稳定。21.实轴上的根轨迹段是，分离点是，。系统开环增益应该为。22.分离点为。23.（1）2条根轨迹分支，都趋于无穷远，渐近线与实轴交点，与实轴夹角分离点。（2）3条根轨迹分支，2条趋于无穷远，渐近线与实轴交点，与实轴夹角。（3）4条根轨迹分支，3条趋于无穷远，渐近线与实轴交点，与实轴夹角，。24.略第五章习题答案1.（1），（2），（3）2.，3.略4.5.略6.（a）（b）（c）（d）7.略8.（1）（2）（3）9.稳定：1、3、5、9、10不稳定：2、4、6、7、810.（1）不稳定；（2）11. （1）时，；（2）时，；（3）12. 不稳定13.不稳定14.（1）（2）（3）仍然稳

9、定15.（1），稳定（2），不稳定（3），临界稳定（4），不稳定16. ，；，17. 18. 19.，20.，21.，第六章习题答案6. 反馈校正在控制系统中的应用可以减小系统的惯性，加快系统的反应速度，从而提高系统的动态品质。第七章习题答案1.第一个系统。2.略，3.（a）（b）（c）（d）4.（a）（b）5. （b），（c），（d），（e），（f），（g）会出现稳定的自激振荡。6. 7. K较小时，系统稳定；K增大至一定程度，系统会出现自振；。8.（1）有稳定的自振；（2）9. （1）系统必产生自振。（2）K增大使自振的振幅和频率都增大。（3）当系统的线性部分的参量c（死区）增大时，使系统

10、自振的振幅增大，振荡频率保持不变）。10. （1）有自振；为不稳定振荡；为稳定的自持振荡，自持振荡频率为1.414。（2）11.存在周期运动解，幅值，频率，该解对应自激振荡。12. ，系统不产生自振，但系统不稳定；，小扰动时产生自振，大扰动时发散。越大，自振振幅越小，自振频率越高。越，自振振幅，频率。13.(1)(2) 稳定，不存在自激振荡。无非线性环节时，对于（1），时，系统不稳定；对于（2），对稳定性无影响。有非线性环节时，对于（1），值大小不能改变系统存在稳定的自振状态，值越大，自振振幅越大；对于（2），系统始终稳定，不受值的影响。14.(1) (2) 15. 16. 17. (1) (2) 稳定，不存在自激振荡。18. (1) 呈现稳定的自激振荡。(2) (3) 第八章习题答案1（1）（2）2. （1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）3. （1） （2）（3）04. （1）（2）5.（1）（2）（3）（4）6. （1）（2）7.（1）（2）（3）8. 9. (1) (2) (3) 10. 11.（1）系统