轮机自动化基础课后题答案武理工市公开课金奖市赛课一等奖课件

ST1-4．如图所表示为一水位控制系统。试分析该系统工作原理，画出系统方块图，并说明被控对象，给定值，被控量和扰动量分别是什么？控制器和执行器是什么？第1页解：工作原理：该水位控制系统中被控对象水柜中水经出水阀从出水管道流出，补给水Q1不停地从进水管道流入。浮子、电位计、电动机和控制阀等组成了一个简单水位控制器。当流出水量Q2大于流入水量Q1时，水位下降，则浮子下降，带动滑动电位计使其上移，使电动机电位上升，电动机转速增加，带动控制阀动作使其开大，从而进水量增加，直到进水量Q1重新等于出水量Q2，水位稳定不变。若Q2小于Q1，则动作相反。系统方块图：

被控对象：水箱；给定值：设定水位或者相对应电位计电位；被控量：水位；扰动量：出水流量Q2；控制器：电位计；执行器：电动机和控制器。第2页已知，求第3页第4页第5页2-9求图中所表示系统方块图传递函数。解：原图可可等效为第6页第7页削去中间变量，得到该图传递函数为：第8页第9页第10页第11页5-5已知二阶系统以下列图所表示，为使系统最大超调量为5%，过渡过程时间为4s，试确定其及值。解：该系统闭环传递函数为：由题可知该系统为欠阻尼状态，则

第12页解得第13页5-9试用劳斯判据确定使下列图所表示系统稳定K值范围。解：系统闭环传递函数为：闭环特征方程式为：s3+3s2+2s+K=0则对应劳斯表以下：第14页s312s23Ks1(6-K)/3s0K为了使系统稳定第一列元素必须均大于0，得(6-K)/3>0且K>0,所以K取值范围为0<K<6。第15页5-15已知系统方块图以下列图所表示，当输入r(t)=1+t,扰动f(t)=1(t)时，试求此系统总静差。解：1、输入r(t)静态误差，令f(t)=0,系统开环函数为第16页利用误差通用公式计算：算出e1=0.12、扰动信号下静态误差，令r(t)=0，闭环传递函数为第17页扰动F(s)=1/s又因为系统为单位反馈，所以总静差为第18页7-3已知单位反馈系统开环传递函数为当输入为时，试求系统稳态输出。解：系统输出

第19页7-6求出下列图对数幅频特征图对应传递函数（系统为最小相角系统）。第20页解：依据图形可知，该系统由百分比步骤和两个惯性步骤组成，且有等式：从而可得系统传递函数为第21页7-8试用奈奎斯特判据判别含有图7-63所表示开环幅相频率特征闭环系统稳定性。假如系统不稳定，则求出闭环右根个数。（P为开环右根个数）图见书本P224。解(a)P=0,N=N++N-,Z=P-2N，闭环2个右根（不稳定）；(b)P=0，N=N+-N-=-2，Z=P-2N=4，闭环4个右根（不稳定）；(c)P=1，N=N+-N-=1/2，Z=P-2N=0，系统稳定。第22页7-9试判别含有图7-64开环幅相特征闭环系统稳定性。如系统不稳定，则求出闭环右根个数（P为开环右根个数）。图见书本P225。解(1)沿逆时针补齐3π/2圆弧P=0，N=N+-N-=-1，Z=P-2N=2，闭环2个右根（不稳定）；(2)沿逆时针补齐π圆弧P=2，N=N+-N-=1，Z=P-