控制工程基础C作业

1、控制工程基础c习题控制工程基础c作业适用于测控技术与仪器专业（48学时，含6学时实验）说明：以胡寿松主编自动控制理论简明教程为教材，习题的页码以该教材为准。第一章自动控制概论（参考教材第一章控制系统导论）1-1（p14，1-1）图1-16是液位自动控制系统原理示意图。在任意情况下，希望液面高度c维持不变，试说明系统工作原理并画出系统方块图。图 1-16 液位自动控制系统1-2（p16，1-5）图1-5是电炉温度控制系统原理示意图。试分析系统保持电炉温度恒定的工作过程，指出系统的被控对象、被控量以及各部件的作用，最后画出系统方块图。图1-5 温度控制系统的原理图第二章 控制系统的数学模型（参考教

2、材第二章控制系统的数学模型）2-1（p81，2-5）设弹簧特性由下式描述：f=12.65y1.1 ，其中，f是弹簧力；y是变形位移。若弹簧在形变位移0.25附近作微小变化，试推导y的线性化方程。2-2（p81，2-7）设系统传递函数为：，且初始条件 。试求阶跃输入r（t）=1（t）时，系统的输出响应c（t）。2-3（p81，2-8）如图，已知g(s)和h(s)两方框相对应的微分方程分别是：且初始条件均为零，试求传递函数c(s)/r(s)及e(s)/r(s)。2-4（p82，2-11（a）（b）（c）已知控制系统结构图如图所示。试通过结构图等效变换求系统传递函数c(s)/r(s)。 （a）（b）

3、（c）2-5（p82，2-12（a）试简化图中的系统结构图，并求系统传递函数c(s)/r(s)和c(s)/r(s)。 2-6（p83，2-15（b）、（c）试用梅森增益公式求图中各系统信号流图的传递函数c(s)/r(s)。（b）（c）第三章 线性系统的时域分析法（参考教材第三章线性系统的时域分析法）3-1（p135，3-1）设某高阶系统可用下列一阶微分方程近似描述：其中。试证明系统的动态性能指标为3-2（p135，3-2）设系统的微分方程如下：（1）（2）求系统的单位脉冲响应和单位阶跃响应。已知全部初始条件为零。3-3（p135，3-3）已知系统的脉冲响应，试求系统闭环传递函数 3-4（p13

4、5，3-4）已知二阶系统的单位阶跃响应为试求系统的超调量、峰值时间和调节时间。3-5（p135，3-7） 下图是简化的飞行控制系统结构图，试选择参数k1和k2，使系统的，。3-6（p135，3-15（2）已知单位负反馈系统的开环传递函数： 试求输入分别为和时，系统的稳态误差。3-7（p135，3-16（2）已知单位负反馈系统的开环传递函数： 试求输入分别为和时，系统的稳态误差。试求位置误差系数，速度误差系数 ，加速度误差系数。3-8（p135，3-17）设控制系统如图所示。其中输入r(t)以及扰动n1(t)和n2(t)均为单位阶跃函数。试求：（1）在r(t)作用下系统的稳态误差；（2）在n1(

5、t)作用下系统的稳态误差；（3）在n1(t)和n2(t)同时作用下系统的稳态误差。第四章 线性系统的稳定性（参考教材第三章线性系统的时域分析法）4-1（p136，3-12（1）（2）已知系统特征方程如下，试求系统在s右半平面的根数及虚根数。（1）（2）4-2（p137，3-14）已知系统结构图如图，试用劳斯稳定判据确定能使系统稳定的反馈参数的取值范围。第五章 线性系统的根轨迹法5-1：设单位反馈控制系统的开环传递函数为试用解析法绘出k*从零变到无穷时的闭环根轨迹图，并判断下列点是否在根轨迹上： (2j0)，(0j1)，(3j2)5-2：设单位反馈控制系统的开环传递函数为试概略绘出相应的闭环根轨

6、迹图（要求确定分离点坐标d）。5-3：设单位反馈控制系统的开环传递函数为试概略绘出相应的闭环根轨迹图（要求算出极点-1+2j处的起始角pi）。5-4：设系统开环传递函数为试画出b从零变到无穷时的根轨迹图。5-5：设系统如图1所示。试作闭环系统根轨迹，并分析k值变化对系统在阶跃扰动作用下响应c(t)的影响。图1第六章 线性系统的频域分析法（参考教材第五章线性系统的频域分析法）5-1（p209，5-9（1）（2）绘制下列传递函数的对数幅频渐近特性曲线：（1）（2） 5-2（p209，5-10）已知最小相位系统的对数幅频渐近特性曲线如下图所示，试确定系统的开环传递函数。 （a） （b） （c）5-3

7、（p210，5-17）对于典型二阶系统，已知参数 ，试确定截止频率和相角裕度。 第七章 线性系统的校正方法（参考教材第六章线性系统的校正方法）6-1（p136，3-8）试分别求出图1各系统的自然频率和阻尼比，并列表比较其动态性能。6-2（p136，3-10）如图所示控制系统有(a)和(b)两种不同的结构方案，其中t>0不可变。要求：（1）在这两种方案中，应如何调整k1，k2，k3，才能使系统获得较好的动态性能？（2）比较说明两种结构方案的特点。 （a） （b）6-3设单位反馈系统开环传递函数为：试设计一无源校正网络，使已校正系统的相角裕度不小于，截止频率不低于。6-4 设单位反馈系统的开环传递函数：试设计一串联超前校正装置，使系统满足如下指标：(1) 相角裕度；(2) 在单位斜坡输入作用下的稳态误差；(3) 截止频率。6-5 已知单位反馈系统的开环传递函数为：试设计串联校正装置，使校正后系统的相位裕度，幅值裕度，静态速度误差系数。6-6 设单位反馈系统开环传递函数为：试设计一串联滞后校正网络，使已校正系统的相角裕度为，幅值裕度不低于，开环增益保持不变，截止频率不低于“1”。6-7（p239-，6-4）已知一单位反馈控制系统，其固定不变部分传递函数和串联校正装置分别如图642(a