自动控制原理作业

1、自动控制原理作业1、下图是仓库大门自动控制系统原理示意图。试说明系统自动控制大门开、闭 的工作原理，并画出系统方框图。2、下图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。分析系统的工作原理，指出被 控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。3、用离心调速器的蒸汽机转速控制系统如图所示。其工作原理是：当蒸汽机带 动负载转动的同时，通过圆锥齿轮带动一对飞锤作水平旋转。飞锤通过铰链可带 动套筒上下滑动，套筒内装有平衡弹簧，套筒上下滑动时可拨动杠杆，杠杆另一 端通过连杆调节供汽阀门的开度。 在蒸汽机正常运行时，飞锤旋转所产生的离心 力与弹簧的反弹力相平衡，套筒保持某个高度，使阀门处于一个平衡位置。如果 由于负载

2、增大使蒸汽机转速下降，则飞锤因离心力减小而使套筒向下滑动， 并 通过杠杆增大供汽阀门的开度，从而使蒸汽机的转速回升。同理，如果由于负载 减小使蒸汽机的转速增加，则飞锤因离心力增加而使套筒上滑，并通过杠杆减 小供汽阀门的开度，迫使蒸汽机转速回落。这样，离心调速器就能自动地抵制负 载变化对转速的影响，使蒸汽机的转速 保持在某个期望值附近。指出系统中的被控对象、被控量和给定量，画出系统的方框图。带汽4、电压调节系统如图所示：分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给 定量，画出系统方框图。5、下图为函数记录仪函数记录仪是一种通用记录仪，它可以在直角坐标上自动描绘两个电量的函 数关系。同时，记录仪还

3、带有走纸机构，用以描绘一个电量对时间的函数关系。请 说明其组成、工作原理。并画出系统方框图。电动轨发电机 _>&下图为火炮方位角控制系统原理图， 请说明其工作原理，并画出系统方框图。C(s)R(s)。H2FHC(s)7、试用梅逊公式法化简下面动态结构图，求如图所示系统的传递函数C(s)8、试用梅逊公式法求如图所示系统的传递函数R(s)。R(s)Z J丄iR1sCii-1*1RSC22C(s)C(s)9、方框图如图所示，用梅逊公式化简方框图求R(s)。10、已知系统方程组如下：Xi (s)= Gi (s)R(s) -Gi (s)G (s) -Gs (s)C(s) *X2(s)=G2

4、(s)Xi(s)-G6(s)X3(s)X3(s)二X2(s) -C(s)G5(s)G3(s)C(s)二G4(s)X3(s)C(s)试绘制系统结构图，并求闭环传递函数R(s)。ii、系统的微分方程如下：Xi(t)r(t) -c(t)ni(t)X2 (t)二 Ki Xi (t)X3(t) =X2(t) -X5(t)T 警 X3(t)dtX5(t) =X4(t) -K2n2(t)2K X (t) _.蚁K3X5(t) dt2 dt式中Ki、K2、©、t为常数，r(t)为指令，ni、n2为干扰，c(t)为被控量。试 建立系统的动态结构图，并分别求传递函数C(s) R(s)、C(s) Ni(s

5、)、C(s)2(s)。C(s) C(s)i2、求如图所示方框图的传递函数R(s)和E(s)13、某控制系统的方框图如图所示，试求 该系统的开环传函Gk(s)、闭环传函和误差传函竺。R(s)R(s)若保证阻尼比=0.7和响应单位斜坡函数的稳态误差为ess=0.25,求系统参数K14. 控制系统方块图如图所示:(1) 当a =0时，求系统的阻尼比，无阻尼自振频率,和单位斜坡函数输入时的稳态误差；(2) 当=0.7时，试确定系统中的a值和单位斜坡函数输入时系统的稳态误差15. 设单位反馈系统的开环传递函数为G(s)二Ks(1s3)(1 s6)若要求闭环特征方程的根的实部均小于-1，问K值应取在什么范

6、围?试确定系统的闭环传递函数。17、单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)二s(s2 40 s 100)24、已知系统结构如图所示，采样周期T =0.2s。求系统稳定时 K的取值范围。(1)试确定使系统稳定的开环增益 K、阻尼比的范围若.=2，并保证系统的极点全部位于 s = -1的左侧，试确定此时的开环增益K的范围18、已知系统的结构图如图所示:(1) 当Kf =0、Ka =10时，试确定系统的阻尼比 、固有频率6和单位斜坡 输入时系统的稳态误差。(2) 若使.=0.6，单位斜坡输入下系统的稳态误差ess =0.2，试确定系统中Kf的值，此时放大系数Ka应为何值。19、设单位反馈系统的开环传

7、递函数为G(s) =Ks(0.04s 1)，要求系统响应单位匀速信号的稳态误差ess -1%及相角裕度 _ 45，试确定串联迟后校正环节的传递 函数。s(0.1s 1)20、已知单位反馈系统的开环传递函数为G(s) =200R(s)试设计串联校正环节，使系统的相角裕度不小于45，剪切频率不低于50rad /s。21、设控制系统的结构图如图所示：(1 )分析说明内反馈 K f s的存在对系统稳定性的影响。(2)计算静态位置误差系数、 静态速度误差系数和静态加速度误差系数，并说明内反馈 KfS的存在对系统稳态误差的影响。22、单位反馈系统的开环对数幅频特性曲线Lo( )如图所示，采用串联校正，校正

8、装置开环对数幅频特性曲线(1) 写出校正前系统的传递函数Go(s)；(2) 在上图中绘制校正后系统的对数幅频特性曲线L()；(3)求校正后系统的截止频率c和相角裕度。23、某系统的开环对数幅频特性如图所示，其中虚线表示校正前的，实线表示校正后的。 要求：(1) 确定所用的是何种串联校正方式，写出校正装置的传递函数Gc(s)；(2) 确定使校正后系统稳定的开环增益范围；(3) 当开环增益 K =1时，求校正后系统的相角裕度和幅值裕度h。25、离散系统结构图如下图所示，采样周期T =1。(1) 写出系统开环脉冲传递函数G(z)；(2) 确定使系统稳定的 K值范围；26、试求E(s)(s 3)s(s

9、 1)( s 2)的z变换27、已知单位反馈系统的开环传递函数为G(s)=s(0.1s + 1)试设计串联校正环节，使系统的相角裕度不小于45，剪切频率不低于50rad /s28、设单位反馈系统的开环传递函数为G(s)二Ks(0.04s 1)要求系统响应单位匀速信号的稳态误差ess乞1%及相角裕度 -45，试确定串联迟后校正环节的传递函数。29、系统不可变部分的传递函数为:G0(S)-s(0.1s 1)(0.2s 1)要求满足性能指标:(1)系统型别v =1 (2) 开环增益心=25s，(3) 剪切频率匕=2.5rad /sL( J/dB试确定合适的校正环节30、某最小相角系统的开环对数幅频特

10、性如下图所示。要求 ：1写出系统开环传递函数；2、利用相角裕度判断系统的稳定性；3、将其对数幅频特性向右平移十倍频程，试讨论对系统性能的影响。(2) 判定闭环系统的稳定性；(3) 如果输入信号r(t) =t时，求系统在输入信号作用下的稳态误差ess。32、已知最小相位系统的开环传递函数 Bode图的对数幅频特性如图所示，试求 该系统开环传递函数。33、已知最小相位系统Bode图的渐近幅频特性如图所示，求该系统的开环传递函数Nyquist图如图(a)和(b)所示，图中G(s)二1s(s 1)2H(s)二3s2 (s 1)234、某系统的结构图和试判断闭环系统稳定性，并决定闭环特征方程正实部根的个

11、数。何S)35、设某控制系统的开环传递函数为G(s)H(s)=75(0.2s 1)s(s2 16s 100)试绘制该系统的Bode图，并确定剪切频率-c的值求该系统的开环传36、已知最小相位系统Bode图的渐近幅频特性如下图所示, 递函数。3所示，试:37、已知最小相位开环系统的渐进对数幅频特性曲线如图（1）求取系统的开环传递函数（2）利用稳定裕度判断系统稳定性J403100,1图3-6038、已知最小相位系统Bode图如图3所示，试求系统传递函数s(s 1)(0.5s 1)，试用根轨39、已知单位负反馈系统的开环传递函数为G（s）=迹法分析系统的稳定性，确定若系统稳定 K的取值范围。40、单

12、位反馈系统的开环传递函数为G(s)二 K(2s 2 4(s 1) qs-1)试绘制系统根轨迹，并确定使系统稳定的 K值范围。41、单位反馈系统的开环传递函数为KG(s) _ s(s 3)2(1)(2)绘制K* =0 > ：:时的系统根轨迹（确定渐近线，分离点，与虚轴交点）； 确定使系统满足0 ：1的开环增益K的取值范围;（3）定性分析在0：1范围内，K增大时，二00, ts以及r（t）=t作用下ess的 变化趋势（增加/减小/不变）。42、设系统开环传递函数为G(s)H (s) - s(s 3)(s2 2s 2)试绘制闭环系统的概略根轨迹；并确定系统稳定时 K*的取值范围43、已知单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)二