自动控制技术及应用第2版陈慧蓉课后参考答案

思考与练习题1答案1-1填空题1稳定性、准确性、快速性、稳定性2随动控制系统和程序控制系统3给定元件执行元件4闭环控制5经典控制、现代控制6开环控制和闭环控制7字母任意字母、数字或下画线8i或者jpi1-2选择题1B2A3C4C5A1-3编程题1.t=0:0.1:2*pi;x1=sint(t);x2=cos(t);plot(t,x1,’rx’,t,x2,’g*’);title(‘正弦和余弦曲线’)2.p=[12345];r=roots(p)1-4思考题（略）1-5综合分析题1.工作原理：测温元件将检测的水温值进行反馈，将期望温度值与检测到的实际温度比较之后，发出控制信号，控制温控开关的接通或断开，从而调节水箱中水的温度，直至实际水温值与期望水温值相符为止。系统组成框图如下：期望温度-测温元件水箱电加热器+2.当给定电位器和测量电位器输出相等时，放大器无输出，门的位置不变。假设门的原始平衡位置在关状态，门要打开时，“关门”开关打开，“开门”开关闭合，给定电位器与测量电位器输出不相等，其电信号经放大器比较放大，再经伺服电机和绞盘带动门改变位置，直到门完全打开，其测量电位器输出与给定电位器输出相等，放大器无输出，门的位置停止改变，系统处于新的平衡状态。系统组成框图如下：3.由系统阶跃响应曲线可见Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种情况系统均是稳定的，但系统的平稳性是Ⅰ情况平稳性低于Ⅱ，Ⅱ系统平稳性低于Ⅲ。思考与练习题2答案2-1填空题1.时域(原)复域（象）复域（象）时域（原）2.3.输出量输入量4.结构参数5.系统的输入6.零极点形式典型环节7.R8.积分9.功能框引出点10.tfzpk2-2选择题1C2B3C4A5B6A7C8B9C10D2-3分析计算题1.答案：（1）（2）（3）2.答案3.答案：（1）0；（2）；（3）∞4.答案：（1）（2）5答案:6.7.答案：（a）（b）（c）89.G=800s+1600--------------------------s^3+4s^2+800s+1600思考与练习题3答案3-1填空题1阶跃函数2时间常数T3阻尼比和无阻尼自然振荡频率4闭环系统特征方程的所有根都具有负实部3-2选择题1D2A3C4C5D6B7D8B9B10D11C12B13A14C15A16D3-3综合分析题1.已知控制系统单位阶跃响应为，试确定系统的阻尼比和无阻尼自然振荡频率答案：;2.已知单位负反馈系统的开环传递函数为，求该系统单位阶跃响应和系统各动态性能指标，，。答案：系统的阻尼比和无阻尼自然振荡频率，单位阶跃响应为3.典型二阶控制系统的单位阶跃响应为，试求系统的最大超调量、峰值时间和调节时间。答案：4.有一位置随动系统，结构图如图所示。，。当输入量为单位阶跃函数时，求系统的自然振荡角频率，阻尼比和系统的动态性能指标，，。答案：系统的阻尼比和无阻尼自然振荡频率系统动态性能指标：5.已知系统特征方程为：s4+8s3+10s2+16s+5=0试判断该系统稳定性。答案：6.已知系统特征方程为：s5+3s4+12s3+24s2+32s+40=0试求系统在s右半平面的根的个数及虚根值。答案：7.设单位负反馈控制系统的开环传递函数为,试确定使系统稳定的K的取值范围。答案：8.已知单位反馈系统开环传递函数为，试求位置误差系数，速度误差系数，加速度误差系数。答案：位置误差系数，速度误差系数，加速度误差系数9.已知单位反馈系统开环传递函数为，试求位置误差系数，速度误差系数，加速度误差系数。答案：位置误差系数，速度误差系数，加速度误差系数10.已知单位反馈系统开环传递函数为，试求输入为时，系统的稳态误差。答案：位置误差系数，速度误差系数，加速度误差系数；输入为时，系统的稳态误差11.已知系统方框图所示。欲保证阻尼比和单位斜坡函数输入时稳态误差，试确定系统参数和的取值。答案：和12.设控制系统如图所示。其中，输入以及和均为单位阶跃函数。试求：①在作用下系统的稳态误差；②在作用下系统的稳态误差；③在和同时作用下系统的稳态误差。答案：①在作用下系统的稳态误差为0；②在作用下系统的稳态误差为0；③在和同时作用下系统的稳态误差为012图为一调速系统框图①求该图因扰动而引起的稳态误差②求该系统的静差率（设如图所示的转速为系统额定最低转速）③怎样才能减小静差率？怎样才能实现无静差？答案：解：（1）（2）（3）减少静差率：扰动作用点前的前向通道的增益要适当大一些；实现无静差：在扰动作用点前的前向通道中加积分环节。思考与练习题4答案4-1选择题1D2C3A4B5D6A7C8A9A10D11B12D13B14B15B16A17A18D5【解析】该题考查考生频率特性。，所以，频率特性的虚部为答案为D。10【解析】该题考查考生频率特性。题目中的传递函数包括延迟环节，容易迷惑考生。但延迟环节对系统的幅频特性无影响。所以，答案为D。11【解析】该题考查考生乃奎斯特图的画法。只要系统含有积分环节，起点就不可能在实轴上，所以，A，C不对。B图是从负虚轴的无穷远处开始的，所以包含一个积分环节，是正确答案。12【解析】该题考查考生Nyquist的画法。Nyquist图的起始点取决于系统的型次。终点取决于n-m的值。看图得知：为0型系统，n-m=3。所以，答案为D。15【解析】该题考查考生伯德图的画法。题目中给出的开环传递函数包括了2个积分环节（斜率），一个一阶微分环节（斜率+20dB/dec），三个惯性环节（斜率-60dB/dec）。所以，对数幅频特性曲线在处的斜率为。答案为B。5-2综合分析题1.2.3.4.5.6.G(s)在s右半平面的极点数Р=0N-=1,N+=0,N=N+-N-=-1s右半平面的闭环极点数为Z=P-2N=2即系统闭环不稳定，有两个s右半平面的闭环极点。G(s）在s右半平面的极点数P=0，v=1补线为从w=0+的对应点起逆时针作90°且半径为无穷大的虚圆弧。=0，N+=0，N=N+-N-=0在s右半平面的闭环极点数为Z=P-2N=0即系统闭环稳定。G(s)在s右半平面的极点数P=0，v=2补线为从w=0+的对应点起逆时针作180°且半径为无穷大的虚圆弧。N-=1，N+=0，N=N+-N-=-1在s右半平面的闭环极点数为Z=P-2N=2即系统闭环不稳定，有两个s右半平面的闭环极点。G(s)在s右半平面的极点数P=0，v=2补线为从w=0+的对应点起逆时针作180°且半径为无穷大的虚圆弧N-=0，N+=0，N=N+-N-=0在s右半平面的闭环极点数为Z=P-2N=0即系统闭环稳定。G(s)在s右半平面的极点数P=0，v=3，补线为从w=0+的对应点起逆时针作270°且半径为无穷大的虚圆弧。N-=1，N+=0，N=N+-N-=-1在s右半平面的闭环极点数为Z=P-2N=2即系统闭环不稳定，有两个s右半平面的闭环极点。G(s)在s右半平面的极点数P=0，v=3，补线为从w=0+的对应立点起逆时针作270°且半径为无穷大的虚圆弧。N-=1，N+=1，N=N+-N-=0在s右半平面的闭环极点数为Z=P-2N=0即系统闭环稳定。G(s)在s右半平面的极点数P=0，v=1补线为从w=0+的对应点起逆时针作90°且半径为无穷大的虚圆弧。N-=1，N+=1，N=N+-N-=0在s右半平面的闭环极点数为Z=P-2N=0即系统闭环稳定。（8）G(s）在s右半平面的极点数P=1N-=0，N+=1/2，N=N+-N-=1/2在s右半平面的闭环极点数为Z=P-2N=0即系统闭环稳定。（9）G(s）在s右半平面的极点数P=1N-=0，N+=0，N=N+-N-=0在s右半平面的闭环极点数为Z=P-2N=1即系统闭环不稳定，有一个s右半平面的闭环极点。G(s)在s右半平面的极点数P=1，v=1补线为从w=0+的对应点起逆时针作90°且半径为无穷大的虚圆弧。N-=1/2，N+=0，N=N+-N-=-1/2在s右半平面的闭环极点数为Z=P-2N=2即系统闭环不稳定，有两个s右半平面的闭环极点。解：1）低频段-20v=-40dB/dec，v=2，有两个积分环节2）ω1ω2=200低频段过点（1，40）=（1，20lgk）,40=20lgk,k=100如图设相角裕度8.s=wj代入思考与练习题5答案5-1选择题1A2C3D4B5D6A7C5-2综合分析题1.2.3.（1）对于（a）系统，校正前系统开环传递函数，串联校正装置，故校正后系统的开环传递函数。对于（b）系统，校正前系统开环传递函数，串联校正装置，故校正后系统的开环传递函数。（2）（a）图校正装置为滞后校正装置，其利用校正装置的幅值特性，用牺牲系统一部分快速性来换取系统的平稳性。校正后系统的相位裕度增大，即系统超调量减小，平稳性提高；截止频率减少，调整时间变大，快速性下降；抗干扰能力增强。（b）图校正