自动控制原理课件七

第一章自动控制原理的基本概念习题第二章自动控制系统的数学模型习题第三章线性系统时域分析法习题第四章线性系统的根轨迹法习题第五章线性系统的频域分析法习题第六章线性系统的校正方法习题第七章采样系统分析习题1.1贮槽液位自动控制系统如图1.1所示。要求Q2不管发生什么变化，贮槽中和液面都要保持在允许

的偏差之内。（1）说明系统的工作原理。（2）试说明系统的被按控对象、被控量、干扰量、给定量、测量装置和执行元件。（3）画出系统的原理方框图。

图1.1习题1.1图第一章习题1.2位置随动系统如图1.2所示。要求工作机械的角位置能跟踪指令电位器的转角位置（1）试说明系统的工作原理。（2）试说明系统的被控对象、被控量、干扰量、给定量、测量装置和执行元件。（3）画出系统的原理方框图。

图1.2习题1.2图1.3串联型晶体管稳压电路如图1.3所示。要求输出电压U2保持稳定.（1）说明系统的工作原理（2）试说明系统的被按控对象、被控量、干扰量、给定量、测量装置和执行元件。（3）画出系统的原理方框图。

图1.3习题1.3第二章习题2．1试建立图题2.1所示各系统的微向方程，并说明这些微分方程之间有什么特点。其中电压ur（t）和位移，yr（t）为输入量；电压uc（t）和位移，yc（t）为输出量；k为弹簧的弹性系数；B为阻尼器阻尼系数。

图2.1习题2.1图图2.2习题2.2图

2.2试建立如图题2.2所示各电路的微分方程，并求出其传递函数。2．3图题2.3为一个具有电压反馈和电流正反馈直流调速系统的原理图。图中，M为工作直流电动机，RP1为给定电位器，RP2为反馈电压检测电位器，Rc为电流取样电阻。反馈电压Ufv=rUa，r为电反馈系数。反馈电压Ufi=βIa，β为电流反馈系数。当负载转矩TL变化（设TL增加）使转速n降低时，电枢电流Ia将增加。这样Ia间接反映了TL变化，采用电流正反馈是考虑按扰动量TL进行补偿。同样，Ia的增加将电枢两端电压Ua减小，因此引人电压负反馈，使电压保持不变来稳定转速。设晶闸管整流电路的特性为Ud≈KsUk。直流电动机的数学模型参见例。输入量为Us，输出量为n。试列写该系统各环节的微分方程，并建立其系统动态结构图。

图2.3习题2.32.亮4已俘知系轰统的咏微分普方程纸组如芦下χ1(t耳)=量r(店t)迫-c地(t喇)+闹n1(t付)χ2(t搞)=堤K1χ1(t脂)χ3(t虏)=丘χ2(t派)-典χ5(t沃)χ5(t头)=叹χ4(t乎)-编K2n2(t漆)式中哑，K梦,0真K1,K2均为顺常数校。试沉画出吹系统翻的动索态结歪构图璃，并且求传置递函推数旬、蓄和2.柏5冰试画债出如植图2每.1掠所示壮系统机的动搜态结祖构图建。2.忽6哈试画政出如绵图2画.2榴所示夏系统慌的动舟态结连构图稀。2.石7啄试简绸化图巨2.芬4所王示各垫系统伯的动霸态结聚构图渔，并皆求其暗传递函奇数最。图2壁.4乖习宰题2迟.72.违8君试求棋图2丈.5乖所示童系统舌的传降递函狼数巾和衔。图2.钳5习题2.芽82.灯9系身统的秤动态齐结构咱图如前图2交.6坊所示给,试削求:(1翼)传疾递函纪数记和叠；(辆2)晕若欲巧消N鸟(s召)对锦C(公s)稼的影麦响,奥则GC(s焰)=飘?图2.豆6习题2.私92.候10侧图2弃.7公为转用速、求电流仇双闭拥环直孙流电致动机冤调速严系统认的原惰理图瓶。图组中:奶转速依反馈泉环节付的输其出量丢为Ufn（s算）=背αN泽（s版），弄电流串反馈双环节孤的输持出量攻为Ufi（s专）=腐βId（s颂），门晶闸抢管整余流环钓节输信出量蒸为Ud（s赠）=，输入柿量为身Us（s禽），吼负载扰栋动量柳为TL（s洋），级输出授量为薯N（吓s）良，试喇画出颠系统逆的动摧态构梅图，呼并求季出传匠递函祝数柳和。图2.午7习题2.北10第三编章习跳题3.冰1设似单位患负反邪馈控骨制系胜统的鼓开环爱传递菊函数炼为G么(s骗)=梨,歌试求海系统雾反应困单位渣阶跃熟函数过渡盯过程币的上辉升时飞间tr、峰跳值时给间tp、超择调量票σ％恐和过卧渡过敢程时俩间ts。3.纵2试毛求图纳3.航1所滤示控皮制系灰统的者阻尼堆比ξ君，无战阻尼寨自振钳频率册ωn及反寄应单哲位阶刻跃函纯数的诉过渡疼过程催的超国调量页σ％潜、峰芒值时炼间tp。系统客的参简数分嫂别为甲①Km=1菊0s-1，Tm=0密.1雾s。选②Km=2钩0s-1，T蔽m=仆0.狂1s弊。图3帝.1车习题障3.姥2Φ(颗s)哲=蹲=鞭，为成了使权系统垄对阶桶跃输背入的过膨渡过亲程，饰有约油5%释的超提调量拦和2党s标的过截渡过骆程时凭间，哥试求唐ξ和万ωn值应耳等于弯多大凤。3.侍3设死有一扒系统即的闭淘环传签递函工数为3.金4试富应用傲劳斯魔稳定盾判据除分析云图3龄.2脉所示役系统要的稳耀定性仇。图3查.2貌习题鼠3.俭4①匪；②躲；③晴；④输。3.推5已引知单薄位负峡反馈扫系统秧的开跟环传声递函族数为员,试薪应用倦劳斯靠稳定厌判据促确定庙欲使件系统竭稳定宣时开尚放大稍系统伸数的笼取值馒范围泥。3.抢6设唉单位荷负反呀馈系怠统的灭开环而传递阵函数固为式中:无阻乔尼自吨然频强率ωn=9臭0s-1,阻妈尼比常ξ=0搬.2转,试确烟定速凡度常评数K,值多坟大时,系统紧是稳赏定的.图3演.3宽习题脆3.历73.余7图稀3.膏3所河示为漂仪表传随动沙系统颜的方奥框,逃试嫠战其稳灭态误议差.仅图3贪.2型8中贡,①歇r(值t)列=1强(t异),忍②r判(t砖)=程10视t,勾③r适(t注)=辞4+善6t晶+3龟t2。3.罪8已帽知单娱位负疮反馈燥控制雨传递暖函数搭如下尼:①冈；②识；③离。试分今别求苦出当现输入畜信号r(率t)为1(响t)、t和t2时系闷统的尘稳定硬态误爽码率饮差。3.隐9设配控制柄系统驾如图贡3.繁3所沈示，户控制户信号居为单尼位阶捐跃函肆数r腔(t位)=敬1(共t)进，试嗽分别笔确定盾当Kn=1福和Kn=0久.1找时，膝系统佛输出身量的救稳定碎态误府差。3.用10犹设单偷位负酒反馈亿控制很系统虫的开等环传闻递函织数为幕,沃试求如当输风入信俘号为宿r(济t)厅=1掀+t粮+a疮t2(a呈/0猜)时惨的稳叮态误谎差。3.既11卡具有酷干扰款输入浅场n映(t标)的丘控制足系统我如图馋3.暗4所平示.筋试计币算干罪扰输砍入时绸系统柴的稳路态误似码率喷差.蚊其干落扰信阁号为享n(搬t)采=R变l(扫t)得。图3暂.4深题繁3.添11济图图3耗.5递习题递3.叙123.胳12茂控制任系统胸方框脸如图僵3.况5所夺示。躬已知呀控制征信号葡r(申t)土=t肯，干瓦扰信比号f谱(t融)=师1(县t)面，试狱求系辰统的罗稳态改误差逮。3.幅13匀在图崭3.狡6所巾示系旁统中荡，假显设输惰入信议号是沃斜坡越函数鉴，即绞r(差t)规=a及t，路式中薪a是苹一个萄任意鞋常数杂。证扫明通踏过适方当地访调节叶Ki的值应，使喘该系耍统由核斜坡让输入伞信号研引起羡的稳偶态误艺差能遭达到利零。图3法.6温题3桃.1腐3图3.逆14贴如图错3.蠢7所至示复哈合控讽制系喉统，手已知宜Gl(s躲)=愿Kl，。试问版：λ1和λ2的取侵值应震是多疮少才芹使控阶制系箩统由葱一个维阶无寨差系错统变徒为三趋阶无译差系昏统。图3何.7糕题3遭.1筐4图3.煤16尊设以某温筝度计赔的动研态特哲性可屈用一拒惯性魄环节忠来描街述。控用该刻温度坛计测叛量容龟器内衔的水惯温，取发现决一分决钟后菠温度咏计的迅示值垫为实港际水帮温的枝98凭%。胡若给听容器箱加热畜，使露水温轮以1骆0℃治/m胡in疤的速欧度线狐上升灯，试仓计算庄该温探度计宋的稳律态指跃示误侮差。3.闪17本设冰系统卖方框葬图如缸图3烧.8卡所示刑。若桑系统障以ωn=2霞ra迅d/奏s辨的频狗率作撞等幅惧振荡凝，试灭确定衬振荡盲时的挎参数即K与龙a浊之值醉。图3用.8天题福3.麻17鲜图第四渣章习谣题4.严1衔负反斩馈系酒统的柄开环虚零、披点分耍布如稀图4姓.1江所示填，试勇概略沉作出炉相应郑的闭叫根轨足迹图蹈。图4枪.14.救2负润反馈呼控制歼系统巴的开纽奉环传现递函织数分章别为缓：试作披k*由0清→∞粮变动引的根鞠轨迹讨。4.耳3肾系统柏如图方4.卧2所辽示，蚊试作颠K由鲜0→普∞变磁动的霸根轨那迹。图4饿.2烤习题苹4.旨34.未4巴反馈擦控制计系统备的正叮、反旁向通竟道传叨递函咱数颂。喝(1颗)概舍略绘扫制系较统的姥根轨导迹，验并判锋断系宾统的涉稳定债性。捏(狡2)争改变投H(祖s)著，使蒜H(溉s)赔=2遵s+描1，起试作唇根轨妻迹，丝式并分永析H今(s脂)的星变化陡对系忌统稳碌定性颠的影躬响。4.秃5春系统炒如图驳4.朽3所唱示，口试作袜根迹蚕法确走定阶邻跃响堂应无址振荡的k酷值范基围。图4害.3杜题砍4.清54.骄6砖反馈遗控制帜系统用的开识环传潜递函港数范，恩试作伍参数找a疯由0率→∞滴变动悠的根弓轨迹期图。4.扇7赵某随侄动系钟统的老开环忽传递姐函数怜，为了脾改善锯系统验性能久，采凳取在评原系席统串乎人“多比例捞一微肃分”脊和引入席速度词反馈胆两种渗方法炉，如浓图4亭.4沉所示县。图4群.4够习题楼4.厦7(1或)试精分别怎绘制纪三个竟系统葵的根你轨迹起。(2领)比在较两斤种方楚案对杆系阶川跃响伙应的灶影响文。4.泉8系幸统的本结构及如图涛4.抛5所晚示。（1慎）试迅作系有统的色根轨惧迹图漆。（2拌）讨那论k齐值的栽大小斩对阶榴跃干万扰作碎用下凡系统疯响应学的影裹响。图4咏.5莲习题干4.醉8第五卖章习娇题5.倦1某薯单位灶负反竿馈控缩慧制系核统的筝开环班传递挂函数姥为袄，笑试求鞠下列榜输入叠量答询用在得闭环捆系统偿上时滴，系津统的月稳态镰输出衡：（1忍）r之(t垫)=赚si曲n(跳t+味30响°)（2帐）r窜(t间)=武2c温os方(2员t-补45口°)（3萝）r细(t蹈)=精si睬n(牌t+彻30触°)水-2石co企s(劣2t脖-4映5°祸)5.医2若额某系钥统在局输入思信号肾r(矩t)湖=1继(t异)的挨作用析下，腔其输请出量强c(松t)雀为c(将t)交=1碰-1眉.8膝e-4临t+0验.8蠢e-9蔬t(t捐≥0扇)试求驱系统连的传影递函中数G找(s信)和碌频率感特性失G(拌jω垒)的慨表达陈式。5.圈3已套知系饼统的装开环树传递句函数疗如下钟，试枣分别毕绘制块各环绝节的沟开环惭幅频底率性垦曲线艳。(T1>T2>0班)(T2>T1>0惧)5.劈燕4设慕系统搜的开凯环传睁递函箩数如傅下，拥试画乓出各开系统粱的开鸽环对船数频斯率特霸性曲坏线：5.切5部试画容出下董列传代递函悲数对殃应的堵对数暂幅频浙特性荒近线毫和相折频特棉性曲敢线：5.究6乖试求前出如雕图题扔5.举1所辞示系言统的班频率塌特性至，并宴画出弃其对蒸数幅悬频渐仁近线龙特性扰。图5氏.1返习题拾5.叼65.凳7条已知吩最小衰相位贸系统圈的开例环对母数幅猾频渐水近线检如图术题5起.7随所示竟，试撕写出谦其对栏应的蹄开环个传递晕函数子。图5驴.2悔习题笛5.黄75.歉8饿已知逆某环派节的德对数庭幅频广特性豆线如背图题码5.垫3所院示，湿试写你出该表环节小的传送递函琴数。图5模.3争习点题5矿.85.厘9已炕知某寺一部些件的啊对数掉幅频视特性漫曲线矛如图泊5.己4所示示，令试写默出其雁传递低函数椒，并团求其促有关亦参数。图5.君4习题5.时95.时10旷图题5.杨5(肢a)、(b芦)分别群为Ⅰ逃型和由Ⅱ型宣系统散的对祥数幅胃频特暗性曲领线，鄙试证粒明：(1蜂)业ω1=K伙；(架2)翻ω2=图5.奋5习题5.包105.轻11尾设某晃控制隆系统半的动光态结涛构图勒如图魄题5.机6所示玩，试演判断秒其闭鄙稳定壳性。图5.百6习题5.疑11图5.将12蒸设系捏统环霜频率耳特性齿坐标损图如凉题5.翁7所示牲，试茶判断聋其闭推环系菌统稳石定性绍。其术中，P为开疯环系毁统的济不稳旷定根谨的个转数，v为开弟环系脊统的添积分忘环节今的个锤数。图5.屋7习题5.过12图5.嫂13资画出深下列馆开环熊传递为的幅翠相频座率特说性曲售线，酸并判造断其说闭环泼系统系的稳哄定性为。5.另14贼图题李5.竞8表奏示某妹反馈稍系统饰的开跨环传烈递函阔数的袜由相撤频率欠特性志曲线指，设剪开环犬增益盲K=眨50惊0，吸P=逼0。婚试确暂定使档闭环秋系统槽稳定昼的K妙值范瓶围。图5.婶8习题5.穿14图5.亭15下设单刘位负锻反馈致系统烫的开李环传吼递函绩数为委，尽试验绘制象系统威的开急环对吃数频锐率特爆性曲岔线，典并求轨相位绣稳定棉裕度缩慧γ和撒增益笋稳定苹裕度唱Kg。5.绣16兄已知稳系统责的开牵环传定递函冷数为试求酬闭环徐系统辟的临忌界增数益K郑值。试确严定腰当相免稳裕慕度为棵45看°时丧的K明值。5.忌17庆设穿单位们反馈访控制猛系统什的开愚环传侮递函负数5.娃18规已知吉系统裙动态歪结构哪图如环图题5.总9所示扫，试傲计算树其相沾稳裕腔度的拌幅稳详裕度丘。图5.呢9习题5.秧18图5.肉19已知奇系统含的动特态结他构图跃如图不题5.汪10所示傅。试衣用奈切魁斯宫特稳踪蝶定判炼据判抚断其谎稳定棕性，柿并求矩出其桂相稳年裕度委。(1年)饭K1=0烂.5；(2追)窗K2=1午00。图5.宜10习题5.课19图5.幻玉20朋设最兄小相完位系泉统的呢开环得频率气特性申曲线纹如图笛题5.鬼20所示碰，试冶求其笛开环携传递全函数痒，并僵绘制聋出对话应的胶相频滴特性污曲线府，再困判断封其闭表环系割统的辨稳定结性。5.胶21俊已知偶某控祖制系爹统的及开环饱对数能幅频劳特性伴如图剪题5鸽.2托1所膊示，汪试写巨出该衡系统红的开报环传蚊递函某数，棍并求拘其相葱稳裕克度。滋5.棚22很已知秃典Ⅱ博系统阔的开优环对芬数幅畅频特术性如朱图题毒5.睛22衫所示纤。试拆求该第系统熟的相蹄位稳显定裕飞度γ闷为多姻少?济若要新求此军系统挎的相愉位稳吃定裕重度γ属为最充大，漫则其拔开环殖增益却K值催应为录多少柿?此绍时的桥γm俭ax琴又为蓬多少存(已烈知ω讨1=棚6r开ad弃/s猎,ω集2=软15纯0r拒ad姻/s杏)?第六念章习忍题6.描1试纱分别晶画图6.阵1中超洪前网价络和村滞后邮网络访的对摆数幅新频曲智线的值相频壳曲线餐。图6.桶1习题6.医16.先2试阵比较狮相位伙超前鸭校正蚊、相星位滞扩后校杀正的奶相位锻滞后岛一超粱前校陡正的介特点顺，并刻说明弯如何胖选用奋它们?6.迎3已霞知单秩位反厕馈系驴统的苦开环谨传递毕函数硬为试采确用校归正方辆法分狸析设农计，宏使校纤正后膨系统遥的速赖度误窗差系伤数具Ke=5跪s-1；载相位碎裕度端γ≥猫40宴°；班增益阻裕度然Kg(d陡B)得≥1本0d谱B。6.价4设仇原系稠统如筛图6.叨33所示划，其线中。若规要求射系统已的穿腔越率艰ωc≥4.夏4r丙ak协/s。相榆位裕孙度γ赢≥50°；图6.属1习题6.裤1在单床位斜楼坡输抄入信冈号作携用下衰的稳想态误抗差ess≤0.尺1，试卫确定泊相位巡寿超前刚环节磁的参艇数。6.自5已览知原烤系统莲的不乱可变稀部分览，要皱求用减PD盲