最新开环和闭环控制习题3
开环与闭环控制
开环与闭环控制1.普通机械式电饭煲简单的工作过程如下：接通电源，拨动杠杆按钮，给出做饭指令，磁钢吸合，拉住与之相连的杠杆，杠杆拨动微动开关，微动开关在杠杆的按压下接通加热回路，磁钢铝壳帽与锅底接触，开始加热。
当饭熟时（不再有水的沸腾），锅底温度升高，磁钢温度达到150℃时失去磁性，在弹簧力作用下，杠杆下移，微动开关恢复常态，结束加热状态。
此时电源仍是接通状态，由于双金属片温控器的作用，电饭煲进入保温状态（70度以下），这就是电饭煲接通电源后即使不按键也能得到温水的原因。
但不按下杠杆按键则煮不熟饭。
由上面的工作过程可知，普通电饭煲虽然简单，但其控制过程还是比较复杂的。
其工作流程为：给出“做饭”指令——进入加热状态——判断是否达到150度，没有达到，继续加热，如果达到，则进入保温状态。
从这个流程知道，电饭煲的控制，从总体上说，仍是一个开环控制。
因为，输入一个“做饭”指令，输出的就是“做饭”状态。
如果输入的是“温水”指令，则输出的状态就是“温水”状态。
即输入量和输出量是一一对应的。
但是，其局部环节还有反馈。
其参考方块图如下：3.宾馆、酒店的“自动叫醒服务系统”是一个开环控制系统。
参考框图如下：4．家用缝纫机的缝纫速度控制系统缝纫机“转速控制系统”的控制对象应该是“缝纫机”不应该是“机针”。
对缝纫机来说，还有其它控制系统，如“针距控制系统”、“倒车控制系统”等，这些系统的控制对象都是缝纫机。
参考框图如下：注：有些学生会认为这个控制系统是一个闭环控制系统，理由是人可以不断调整缝纫的转速。
其实这种理解是错误的。
它不是闭环的原因是：第一，它输入的转速不是恒定的，没法与输出转速进行比较。
第二，“人”作为操作者，对控制系统施加控制指令的行为不能视为“人作为某个环节参与了控制系统”。
5.走道路灯的声光控制系统声光自动控制白炽灯开关的基本工作原理如下：白天或夜晚光线较亮时，光控部分将开关自动关断，声控部分不起作用。
当光线较暗时，光控部分将开关自动打开，负载电路的通断受控于声控部分。
自动控制原理课后习题
自动控制原理课后习题1.简答题。
（1）什么是控制系统？控制系统是由控制器、被控对象、控制目标和反馈装置组成的一种系统，用来实现对被控对象的控制和调节。
（2）控制系统的分类有哪些？控制系统可以分为开环控制系统和闭环控制系统。
开环控制系统是指控制器的输出不受被控对象的影响，而闭环控制系统是指控制器的输出受到被控对象的影响并进行调节。
（3）什么是控制对象？控制对象是指控制系统中需要被控制或调节的对象，可以是机械、电气、液压等各种设备和系统。
2.计算题。
（1）某电动机的转速控制系统，控制电压为220V，电动机额定转速为1500rpm，控制器输出电压为180V时，电动机的实际转速为多少？解，根据电动机的转速控制系统原理，实际转速可以通过控制电压和额定转速的比例关系计算得出。
实际转速 = 控制器输出电压 / 控制电压× 额定转速 = 180V / 220V × 1500rpm = 1227.27rpm。
所以，电动机的实际转速为1227.27rpm。
（2）某水箱的液位控制系统，控制器输出信号为4-20mA，对应的液位范围为0-100cm，若控制器输出信号为12mA时，水箱的实际液位为多少？解，根据液位控制系统的标定原理，可以通过控制器输出信号和液位范围的比例关系计算得出实际液位。
实际液位 = (控制器输出信号4mA) / (20mA 4mA) × 液位范围= (12mA 4mA) / (20mA 4mA) × 100cm = 60cm。
所以，水箱的实际液位为60cm。
3.分析题。
（1）为什么在控制系统中需要引入反馈？在控制系统中引入反馈可以实现对被控对象的实时监测和调节，使控制系统能够更加准确地达到控制目标。
（2）闭环控制系统和开环控制系统各有什么优缺点？闭环控制系统能够实现对被控对象的实时监测和调节，具有较高的控制精度，但系统稳定性较差，容易产生振荡和不稳定现象；而开环控制系统系统稳定性较好，但控制精度较低，无法实时监测和调节被控对象。
开环和闭环控制习题3
B
精选可编辑ppt
4
精选可编辑ppt
5
该闭环控制系统方框图如下：
速度希 + 比较器
望值
-
离心调节器
通过的燃油量
调节阀
发动机
齿轮组
实际速 度
精选可编辑ppt
6
4. 理解一个控制现象，要明确控制的对象是 什么，控制要达到什么目的和采取什么控 制手段。例如，射击比赛的射手通过瞄准 目标，使子弹射中靶心，分析这个过程， 其控制的对象是 A．人 B．枪 C．子弹 D．靶
精选（可编c辑p）pt
7
4.小朋友在玩用筷子夹乒乓球的游戏，这个 过程的被控对象、控制器和执行器分别是： A筷子、大脑、手B筷子、眼睛、手C乒乓 球、手、筷子 D乒乓球、大脑、手
（ c）
精选可编辑ppt
8
6.根植于历史文化名城泉州的提线木偶戏古 称“悬丝傀儡”,又名“丝戏”,民间俗称 “嘉礼”,乃流行于闽南语系地区的古老珍 稀戏种，在提线木偶的控制过程中控制对 象是。 A．手 B．提绳 C．木偶 D．大脑
A．自动门
B.红绿灯定时控制
系统
C．家用电灯
D.电冰箱温度控
制系统
（d ）
精选可编辑ppt
3
• 3.小明发现学校路灯有时由于没有及时关闭 而浪费用电，为此他设计了一个控制方案， 能够在天亮时关闭，天暗后打开。该控制 系统应该属于 A、自动控制的闭环控制系统 B、自动控 制的开环控制系统 C、手动控制的闭环控制系统 D、手动控 制的开环控制系统
（c）
精选可编辑ppt
9
• 6.汽车安全气囊控制系统的工作过程是：传 感器检测到汽车碰撞信号， 经诊断模块判 定和处理后，触发气体发生器给气囊充气。 该控制系统的被控对象是 A．被气囊保护 的人 B．气囊 C．诊断模块 0
自控试题练习题集
第一章习题1-1日常生活中有许多开环和闭环控制系统，试举几个具体例子，并说明它们的工作原理。
1-2说明负反馈的工作原理及其在自动控制系统中的应用。
自动驾驶器用控制系统将汽车的速度限制在允许范围内。
画出方块图说明此反馈系统。
1-3双输入控制系统的一个常见例子是由冷热两个阀门的家用沐浴器。
目标是同时控制水温和流量，画出此闭环系统的方块图，你愿意让别人给你开环控制的沐浴器吗？1-4开环控制系统和闭环控制系统各有什么优缺点？1-5反馈控制系统的动态特性有哪几种类型？生产过程希望的动态过程特性是什么？1-6对自动控制系统基本的性能要求是什么？最主要的要求是什么？1-7下图表示一个水位自动控制系统,试说明其作用原理.1-8下图是恒温箱的温度自动控制系统.要求:(1) 画出系统的原理方框图;(2) 当恒温箱的温度发生变化时,试述系统的调解过程;(3) 指出系统属于哪一类型?1-9 下图为位置随动系统,输入量为转角r θ,输出量为转角c θ,p R 为圆盘式滑动电位器,s K 为功率放大器SM 为伺服电动机.要求: (1)说明系统由哪几部分组成,各起什么作用？ (2)画出系统原理方框图;(3)说明当r θ 变化时, c θ的跟随过程.1-10 位置随动系统如下图所示,回答以下问题 1.说明该系统的以下(1)-(10)各是什么:(1)被控制对象 (2)被控制量 (3)给定元件 (4)给定量 (5)主反馈元件 (6)主反馈量 (7)误差量 (8)负载 (9)积分元件 (10)执行元件. 2.画出系统作用方框图,表出个环节的输入输出量。
3.判断(在括号内对的上面打"对号")(1)该系统是(按偏差;按扰动)原则的控制系统; (2)该系统是(有差;无差)系统; (3)该系统是(0型,1型,2型)系统; (4)该系统的输入量是(rr U Q 、);(5)该系统的输出量是(c c U Q 、)。
1－11下图为温度自动控制系统,改变a 点位置可以改变恒温温度.试说明该系统的工作原理和性能,并指出它属何种类型?1-12如题图（a ）、（b ）所示两水位控制系统，要求∙ 画出方块图（包括给定输入量和扰动输入量）； ∙ 分析工作原理，讨论误差和扰动的关系。
《自动控制原理》习题及解答03
t1
T[ln(
T
T
)
ln
0.9]
则
tr
t2
t1
T
ln
0.9 0.1
2.2T
3) 求 ts
h(ts )
0.95
1
T T
e ts
/T
ts
T[ln
T T
ln 0.05]
T[ln
T T
ln 20]
T[3
ln
T T
]
3-3 一阶系统结构图如题 3-3 图所示。要求系统闭环增益 K 2 ，调节时间 ts 0.4 （s），试确定参数 K1, K 2 的值。
3-15 虚根。
h() lim s (s) 1 2.5
s0
s
已知系统的特征方程，试判别系统的稳定性，并确定在右半 s 平面根的个数及纯
4 1 )(s
1)
T1
T2
T1
T2
1 0.25
C(s) (s)R(s)
4
= C0 C1 C2
s(s 1)(s 4) s s 1 s 4
C0
lim s (s) R(s)
s0
lim
4
s0 (s 1)(s
4)
1
C1
lim (s
s1
1) (s)
R(s)
lim
s0
4 s(s
4)
4 3
考虑初始条件，对微分方程进行拉氏变换
s 2C(s) s c(0) c(0) 5 s C(s) c(0) 62.5C(s) 0 整理得 s 2 5s 62.5 C(s) s 5c(0) c(0)
对单位反馈系统有 e(t) r(t) c(t) ， 所以
二、开环控制和闭环控制
热水器不是开环控制系统，它的工作原理用方框图表示如下：
比较器
设定的温度
控制器
加热器
水箱 实际水温
检测装置
与开环控制系统的区别是： 增加了由检测装置组成的环节（比较器、检测装置等）
问题5：什么是闭环控制系统？
闭环控制系ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ：
我们把这种系统的输出量返回到输入端并对控制 过程产生影响的控制系统称为闭环控制系统。
问题2：它们的控制系统是怎样工作的呢？这些控制系统有 哪些共同特征？
电灯的的控制
输入 “开与关”
电路、灯
输出 灯“亮与灭”
电风扇的控制
输入 风速挡位
电路、电机、扇叶
输出 风速
控制系统：
任何一种控制的实现，都要通过若干个环节共同 实现，这些环节所涉及的装置就构成一个系统， 我们把它称为控制系统。
共同特征：
输出与输入之间有一定的对应关系。
问：我们的校园中还存在着哪些控制系统呢？它们是怎样工 作的呢？
科技楼自动门工作视频
自动门是如何实现门的开与关的？
（10s后）
1m
如何用简洁的方框图来描述这一控制?
人体
热辐射 红外传感器
控制电路
控制量
电机 转动 自动门 门的开启
或关闭
控制器
执行器
问题3：什么是开环控制系统？
开环控制系统：
这种信息只从输入端传递到输出端，且输出量
不对控制系统产生任何影响的系统称为开环控制
系统。 通常可以用下面的方框图来描述：
输入量
控制器
执行器
输出量
被控对象
问：同学们，刚才我们身边有哪些是开环控制系统？
问题4：刚才同学们提到了热水器，那么，它是开环控制系 统吗？它是怎样工作的？与开环控制系统的区别在哪里？
二、开环控制和闭环控制
第四章控制与设计第一节了解控制【使用课时】1课时【学习目标】1、理解控制的含义及其在生产、生活中的应用；2、明确控制现象中的控制对象、控制目的和控制手段；3、了解并区分人工控制和自动控制；开环控制和闭环控制。
【学习重点】1、控制的含义；2、区分开环和闭环控制、人工和自动控制。
【学习难点】区分开环和闭环控制、人工和自动控制。
【徳育渗透】通过学习，对控制技术产生强烈的兴趣和好奇心，并把它转化为对后续学习的动力。
【自主学习Ⅰ】一、控制请同学们思考下列问题：1、在你骑自行车上学的过程中，到达转弯处或遇到障碍时，该怎么办呢？2、同学们都喜欢用手机，你是怎么用手机发短信的呢？3、道路上是光控路灯你注意过吗？它是怎么工作的呢？以上这些现象是控制现象吗？结论：（1）控制是普遍存在的（2）控制的含义：（3）控制的组成1、控制的对象2、控制的目的3、控制的控制手段或方法【课堂探究一】观看视频，分析以下控制的组成，并填在学案上。
【总结】控制有三个要素：1、2、3、【自主学习2】二、开环控制和闭环游戏：请同学们在学案上画人像图（先睁开眼睛画，再蒙着眼睛画）回答下列问题：（1）此游戏其实就是一个控制过程。
蒙着眼睛时能将控制的结果反馈回来与希望值进行比较，并根据它们的误差及时调整控制作用的系统，称为控制。
睁着眼睛时的不能将控制的结果反馈回来影响控制作用的系统，称为控制。
（2）眼睛扮演的角色是：__________________________。
（3）它们之间的区别是： _________________________。
（4）蒙着眼睛时能将控制的结果反馈回来，反馈回来的部分，称为。
【练一练】人工调节液面电风扇开环控制系统GPS导航闭环控制系统喷墨打印机【课堂探究二】1、有人说，在前面介绍的投掷飞镖例子中，在飞镖飞出后，运动员的眼睛可以将飞镖的飞行路线反馈给大脑，存在反馈环节，所以投掷飞镖过程是一个闭环控制系统。
这种说法对吗？2、如何判断一个控制系统是闭环系统还是开环系统？3、总结开环与闭环的优缺点【自主学习3】三、手动控制和自动控制1、控制系统必须在人的直接干预下才能完成控制任务，这种控制系统称为控制系统2、在控制的过程中如果不需要人的干预，就可按期望规律或预定程序进行的控制系统称为控制系统。
开环和闭环控制习题3.
• 1.小明用微波炉热菜汤，设定加热时间为3 分钟。按加热按钮3分钟后，微波炉停止加 热。这种微波炉的加热控制系统为（） A．开环手动控制系统 B．开环自动控制系统 C．闭环手动控制系统 D．闭环自动控制系统
B
2.下面控制系统中，属于闭环控制系统的是 A．自动门 B.红绿灯定时控制 系统 C．家用电灯 D.电冰箱温度控 制系统
（
பைடு நூலகம்c ）
6.根植于历史文化名城泉州的提线木偶戏古 称“悬丝傀儡”,又名“丝戏”,民间俗称 “嘉礼”,乃流行于闽南语系地区的古老珍 稀戏种，在提线木偶的控制过程中控制对 象是。 A．手 B．提绳 C．木偶 D．大脑
（c）
• 6.汽车安全气囊控制系统的工作过程是：传 感器检测到汽车碰撞信号， 经诊断模块判 定和处理后，触发气体发生器给气囊充气。 该控制系统的被控对象是 A．被气囊保护 的人 B．气囊 C．诊断模块 D．气体 发生器
(d)
+
比较器
通过的燃油量
离心调节器
调节阀
发动机
实际速 度
齿轮组
4. 理解一个控制现象，要明确控制的对象是 什么，控制要达到什么目的和采取什么控 制手段。例如，射击比赛的射手通过瞄准 目标，使子弹射中靶心，分析这个过程， 其控制的对象是 A．人 B．枪 C．子弹 D．靶
（ c）
4.小朋友在玩用筷子夹乒乓球的游戏，这个 过程的被控对象、控制器和执行器分别是： A筷子、大脑、手B筷子、眼睛、手C乒乓 球、手、筷子 D乒乓球、大脑、手
（d ）
• 3.小明发现学校路灯有时由于没有及时关闭 而浪费用电，为此他设计了一个控制方案， 能够在天亮时关闭，天暗后打开。该控制 系统应该属于 A、自动控制的闭环控制系统 B、自动控 制的开环控制系统 C、手动控制的闭环控制系统 D、手动控 制的开环控制系统
自动控制原理(孟华)第3章习题解答
自动控制原理(孟华)第3章习题解答自动控制原理(孟华)的习题答案。
3.1.已知系统的单位阶跃响应为c(t) 1 0.2e 60t 1.2e 10t试求：（1）系统的闭环传递函数Φ(s)=？(2) 阻尼比ζ=？无自然振荡频率ωn=？解：（1）由c(t)得系统的单位脉冲响应为g(t) 12e 60t 12e 10t (t 0)(s) L[g(t)] 12__12 2 s 10s 60s 70s 6002n（2）与标准(s) 2对比得：2s 2 n nn 600 24.5，702 6001.4293.2.设图3.36 (a)所示系统的单位阶跃响应如图3.36 (b)所示。
试确定系统参数K1,K2和a。
(a) (b)图3.36 习题3.2图解：系统的传递函数为K12 nK1K2s(s a)W(s) K2 2 K2 2K1s as K1s 2 n n1s(s a)又由图可知：超调量Mp4 3133峰值时间tp 0.1 s自动控制原理(孟华)的习题答案。
代入得2n K1 1 21e30.1 2 n K K2解得：ln32；0.33，n10 2233.3，K1 n 1108.89，a 2 n 2 0.33 33.3 21.98，K2 K 3。
3.3. 给定典型二阶系统的设计性能指标：超调量p 5%，调节时间ts 3s，峰值时间tp 1s，试确定系统极点配置的区域，以获得预期的响应特性。
解：设该二阶系统的开环传递函数为2nG sss 2 n 20.05 p e33 则满足上述设计性能指标：ts nt 1 p2n得：0.69，n 1 n2由上述各不等式得系统极点配置的区域如下图阴影部分所示：自动控制原理(孟华)的习题答案。
3.4.设一系统如图3.37所示。
(a)求闭环传递函数C(s)/R(s)，并在S平面上画出零极点分布图；(b)当r(t)为单位阶跃函数时，求c(t)并做出c(t)与t的关系曲线。
图3.37 习题3.4图解：(a)系统框图化简之后有C(s)2 s2 R(s)s 0.5s 2.252 s(s35j)(s j)22z1 2,s1,2零极点分布图如下：35j 2自动控制原理(孟华)的习题答案。
控制习题
1-1 试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点。
1-2 试列举几个日常生活中的开环和闭环控制系统的例子，并说明其工作原理。
1-3 图1-8是水位控制系统的示意图，图中1Q ,2Q 分别为进水流量和出水流量。
控制的目的是保持水位为一定的高度。
试说明该系统的工作原理并画出其方框图。
1-4 仓库大门自动控制系统如图1-9所示，试分析系统的工作原理，绘制系统的方框图，指出各实际元件的功能及输入、输出量。
1-5 瓦特发明的蒸汽机机械式离心调速器，被认为是近代早期典型的自动调节装置，系统示意图如图1-10所示，试说明该系统的工作原理并画出其方框图。
1-6 图1-11所示为角位置随动系统工作原理图，简述其工作原理并画出系统方框图。
习题33-1 某一系统的数学模型为y=x 2。
试求其线性化方程。
求当x 在10附近时的线性化方程，并求将此线性化方程用于x=11时y 的误差。
3-2 图3-40是一旋转运动的惯量-阻尼-弹簧系统物理模型。
若输入量为转矩T ，输出量为转子转角θ，求传递函数，并写成式（3-28）的形式，求无阻尼固有频率ωn 及阻尼比ζ。
3-3 求图3-41所示二系统的传递函数。
3-4 证明图3-42中机械系统与电气系统是相似系统，即证明两者传递函数具有相同的形式。
3-5 试分析当反馈环节H(s)=1时，前向通道传递函数G(s)分别为惯性环节、微分环节、积分环节时，系统闭环传递函数为什么？3-6 化简图3-43的方框图，并求系统传递函数。
3-7 化简图3-44的方框图，并求系MθJck图3-40 题3-2图x i (t)x 0(t)mc ku i (t)u o (t)CR L（a ）（b ）图3-41 题3-3图（a ）（b ）x i (t)x 0(t)c 1k 2c 2k 1u i (t)u o (t)C 1R 1C 2R 2图3-42 题3-4图统传递函数。
3-8 化简图3-45的方框图，并求系统传递函数。
自动控制考试题三(及答案)
一、 (6 分) 判断题1. 线性系统的传递函数与系统的结构及输入信号有关。
（ ）2. 传递函数中的 s 是有量纲的。
（ ）3. 系统的脉冲响应反映了系统的静、 动特性，可作为系统的数学模型。
（ ）4. 线性系统的稳定性只与系统的结构有关。
（ ）5. 闭环系统的极点是稳定的实极点，则阶跃响应是无起调的。
（ ）6. 稳态误差为无穷大的系统是不稳定的系统。
（ ）7.幅频特性相同的系统相频特性必相同。
（ ）8. 单位负反馈系统的开环传递函数为k(ts1)，式中 k 0, t0 ,则该系统的稳定s 2性与的大小无关（）9. 当系统输入正弦信号时，系统的稳态输出称之为频率特性。
（ ）10. 由最大相位系统的 Bode 图，当 L0 时，若 180 ，则由该系统所得的单位负反馈系统必稳定。
（ ）11. 单位负反馈系统的开环系统的中频段决定了系统的动静态性能。
（ ） 12. 串联滞后矫正是利用矫正网络的滞后特性从而改善系统性能的。
（）二、 (10 分) 求图示系统的传递函数C( s)。
R(s)三、 (18 分) 已知某单位反馈系统的开环传递函数为100，G (s)s(s 5)1．试求出该系统的单位阶跃响应的起调量和调整时间，并画出阶跃响应的大致图形，在图上表出性能指标 t p , t v ,t s ， % 的定义 ( 取 5%)；2．为了改善系统性能， 对该系统实施速度反馈， 试画出速度反馈系统的方块图。
为使系统的阻尼比为 0.7，速度反馈系数为多少？四、 (18 分) 设某控制系统如图所示，误差定义为e(t) r (t ) C (t) ，试选择参数 z和 b 的值，使系统对速度输入信号r (t) a(t) 的稳定误差为0。
五、(10 分)该控制系统的结构如图，现在为了使系统特征方程的根的实数部分小于-1 ，试确定传递函数k 的数值范围。
六、 (15 分)设单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)H ( s)k *，试( s 2)2 ( s3)作出相应的根轨迹图，确定使系统的开环放大倍数k 2 且系统增益裕度 3 的k*值的范围。
控制测试题目讲解及答案
控制测试题目讲解及答案一、选择题1. 控制系统的基本组成不包括以下哪一项？A. 传感器B. 执行器C. 被控对象D. 显示器答案：D2. 在闭环控制系统中，反馈信号的作用是什么？A. 增加系统稳定性B. 减少系统误差C. 改变系统响应速度D. 以上都是答案：B二、填空题1. 控制系统的开环传递函数G(s)与闭环传递函数H(s)之间的关系是_ 。
答案：H(s) = G(s) / (1 + G(s)B(s))2. PID控制器中的I代表 _ ，它的作用是消除系统的 _ 。
答案：积分；稳态误差三、简答题1. 简述什么是PID控制器，并说明其各个组成部分的作用。
答案：PID控制器是一种常见的工业控制算法，它由比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分组成。
比例部分根据当前误差的大小调整控制量，以快速响应误差；积分部分对误差进行积分，以消除稳态误差；微分部分对误差的变化率进行控制，以改善系统的动态性能。
2. 解释什么是系统稳定性，并给出判断系统稳定性的方法。
答案：系统稳定性指的是系统在受到扰动后能够恢复到初始平衡状态的能力。
判断系统稳定性的方法有多种，其中一种常用的方法是利用劳斯-赫尔维茨判据，通过分析系统特征方程的根来判断系统的稳定性。
四、计算题1. 假设有一个二阶系统，其开环传递函数为G(s) = 2 / (s^2 + 3s +2)。
请计算该系统的单位阶跃响应，并说明其稳定性。
答案：首先，我们需要找到该系统的闭环传递函数。
由于是单位阶跃响应，输入信号为1，所以闭环传递函数为H(s) = G(s)。
接下来，我们可以通过拉普拉斯变换的逆变换来求解时间域的响应。
该系统的单位阶跃响应为y(t) = 1 - e^(-1.5t) * (t + 1)。
由于该系统的特征方程s^2 + 3s + 2 = 0的根为复共轭根，实部为负，因此系统是稳定的。
2. 对于上述系统，如果加入一个比例控制器，其增益为Kp，闭环传递函数变为H(s) = Kp * G(s) / (1 + Kp * G(s))。
自动控制原理-课后习题及答案
自动控制原理-
(c)
C(s) G1G2 R(s) 1 G2G3 (d)
C(s) G1G2 R(s) 1 G2G3 (e)
第 9 页 共 52 页
自动控制原理-
C(s) G1 G2 2G1G2
R(s)
1 G1G2
C(s)
2-13 简化图示动态结构图，并求传递函数 R(s) 。
.
1 C2
S
1 C1S
R2
R2
1 C2 S
1 C2 S
R1 R2C1C2 S 2
1 (R1C1 R1C2
R2C2 )S
1
1
(b) u1(s) C1S 1 , uc (s) 1 , uc (s) uc (s) u1(s) 1 1
ur (s)
R1
1 C1S
R1C1S 1 u1(s)
R2C2S 1 ur (s)
T2
dc(t) dt
c(t)
K2x3 (t )
式中T1 、T2 、K1 、K2 、K3 均为正的常数，系统地输入量为 r(t) ，输出量为 c(t) ，
C(s) 试画出动态结构图，并求出传递函数 R(s) 。
解答：
k1k2
C(s) R(S)
Байду номын сангаас
1
(T1S 1)(T2S 1)
k2k3
k1k2
T2S 1 (T1S 1)(T2S
0.242
tp
d
0.363
当K
2 0时
由
2 Wn
Wn 2
10 10K
得
出
W
n
14.14 0.347
p%
tr
电机速度开环控制和闭环控制
电机速度开环控制和闭环控制实验三⼗三电机速度开环控制和闭环控制（⾃动控制理论—检测技术综合实验）⼀、实验原理1．直流电机速度的控制直流电机的速度控制可以采⽤电枢回路电压控制、励磁回路电流控制和电枢回路串电阻控制三种基本⽅法。
三种控制⽅式中，电枢电压控制⽅法应⽤最⼴，它⽤于额定转速以下的调速，⽽且效率较⾼。
本实验采⽤电枢控制⽅式，如图33-1 所⽰。
本实验装置为⼀套⼩功率直流电机机组装置。
连接于被控制电机的输出轴的是⼀台发电机，发电机输出端接电阻负载，调节电阻负载即可调节被控制电机的输出负载。
发电机输出电压E图33-1 直流电机速度的电枢控制⽅式兼作被控电机速度反馈电压。
2．开环控制和闭环控制由⾃动控制理论分析可知，负载的存在相当于在控制系统中加⼊了扰动。
扰动会导致输出（电机速度）偏离希望值。
闭环控制能有效地抑制扰动，稳定控制系统的输出。
闭环控制原理⽅框图如图33-2。
当积分环节串联在扰动作⽤的反馈通道（即扰动作⽤点之前）时，即成为针对阶跃扰动时的I 型系统，能消除阶跃信号扰动。
图33-2 直流电机速度的闭环控制原理⽅框图采⽤积分环节虽然能⼀定程度上消除系统的稳态误差，但是却对系统的动态性能（超调量、响应时间）和稳定性产⽣不利影响。
因此需要配合进⾏控制器的设计和校正（采⽤根轨迹设计⽅法或频域设计⽅法）。
此外，在扰动可以测量的情况下，采⽤顺馈控制也能有效地对扰动引起的跟踪误差进⾏补偿，减轻反馈系统的负担，见图 33-3。
cDREG 1 G C图 33-3 反馈＋顺馈控制⽅式消除扰动引起的误差式中： G 1= G 1 (s ) 为控制器传递函数，也是扰动输⼊时的反馈通道传递函数；G 2 = G 2 (s ) 为被控对象（本实验中即被控直流电机）的传递函数； G c = G c (s ) 为顺馈控制通道传递函数； R 为指令输⼊，即希望的电机速度；C 为输出被控量，即被控电机的输出速度； E 为系统的稳态误差；D 为系统的扰动输⼊，即电机的负载。
控制系统工程导论课后习题问题详解
第一章 概论 习题及及解答1-1 试列举几个日常生活中的开环控制和闭环控制系统实例，并说明它们的工作原理。
略1-2. 图1-17是液面自动控制系统的两种原理示意图。
在运行中，希望液面高度0H 维持不变。
1．试说明各系统的工作原理。
2．画出各系统的方框图，并说明被控对象、给定值、被控量和干扰信号是什么?()a 工作原理：出水量2θ与进水量一致，系统处于平衡状态，液位高度保持在0H 。
当出水量大于进水量，液位降低，浮子下沉，通过连杆使阀门1L 开大，使得进水量增大，液位逐渐回升；当出水量小于进水量，液位升高，浮子上升，通过连杆使阀门1关小，液位逐渐降低。
其中被控对象是水槽，给定值是液面高度希望值0H 。
被控量是液面实际高度，干扰量是出水量2θ。
()b 工作原理：出水量与进水量一致系统处于平衡状态，电位器滑动头位于中间位置，液面为给定高度0H 。
当出水量大于（小于）进水量，浮子下沉（上浮）带动电位器滑动头向上（下）移动，电位器输出一正（负）电压，使电动机正（反）转，通过减速器开大（关小）阀门1L ，使进水量增大（减小），液面高度升高（降低），当液面高度为0H 时，电位器滑动头处于中间位置，输出电压为零，电动机不转，系统又处于平衡状态。
其中被控对象是水槽，给定值为液面高度希望值0H ，被控量是液面实际高度，干扰量是出水量2θ。
()a ，()b 系统结构图如下图1-3 什么是负反馈控制?在图1-17(b)系统中是怎样实现负反馈控制的?在什么情况下反馈极性会误接为正，此时对系统工作有何影响?解：负反馈控制就是将输出量反馈到输入端与输入量进行比较产生偏差信号，利用偏差信号对系统进行调节，达到减小或消除偏差的目的。
图1-17()b系统的输出量液面实际高度通过浮子测量反馈到输入端与输入信号（给定液面高度）进行比较，如果二者不一致就会在电位器输出一电压值——偏差信号，偏差信号带动电机转动，通过减速器使阀门1开大或关小，从而进入量改变，当输出量——液面实际高度与给定高度一致偏差信号为0，电机，减速器不动，系统又处于平衡状态。
通用技术：《闭环控制系统的干扰与反馈》练习题
通用技术：《闭环控制系统的干扰与反馈》练习题《闭环控制系统的干扰与反馈》练习题一、选择题1(关于开环控制系统和闭环控制系统，下列说法正确的是 ( ) A(开环控制系统由于某种干扰信号的作用使输出信号出现非正常状态时，要进行纠正，一般要借助于人工B(开环控制系统是人工控制，闭环控制系统是自动控制C(开环控制系统会受到干扰因素影响，而闭环控制系统却不会D(因为闭环控制系统的精度高，所以在设计一个控制系统时尽可能设计闭环控制系统 2(下列关于干扰因素对控制系统的作用，说法正确的是A(干扰因素仅作用在被控量上 B(干扰因素不会作用于开环控制系统 C(闭环控制系统中干扰因素的作用都会反映在输出量的变化上D(干扰因素都是可以利用的3(电冰箱温度控制系统会遇到各种干扰因素，在研究干扰因素对控制系统的影响主要是观察( )A(对控制系统组成产生的影响 B(对控制系统控制量产生的影响 C(对控制系统输入量产生的影响 D(对控制系统输出量产生的影响 4(在闭环控制系统的调试过程中，当输出量达到设计要求并稳定后( )A(比较器求出的偏差值等于零 B(比较器求出的偏差值大于零C(比较器求出的偏差值小于零 D(比较器求出的偏差值大于或小于零 5(克服干扰的基本方法不包括 ( )A(减弱干扰于 B(提高控制系统性能;C(增强对干扰的控制; D(消除干扰6(在如图空调器的温度控制系统中，下列不属于影响其温度控制的干扰因素的是( ) A(打开门窗 B(空调器所在的房间温度由20 0C变到32 0C C(市电压不稳定D(房间内人数增加7(如图家用冰箱的温控系统采用闭环控制(为了进一步提高其抗干扰的性能(设计中采取的措施是 ( )A(增加反馈环节 B(提高压缩机的制冷量C(提高箱体的隔热性能D(说明书上建议用户将冰箱远离其他家用电器放置8(在如图所示的国际象棋的人机对弈中，计算机具有与人脑类似的逻辑判断功能，能模拟棋手的思维与人下棋。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
4.小朋友在玩用筷子夹乒乓球的游戏，这个 过程的被控对象、控制器和执行器分别是： A筷子、大脑、手B筷子、眼睛、手C乒乓 球、手、筷子 D乒乓球、大脑、手
（ c）
6.根植于历史文化名城泉州的提线木偶戏古 称“悬丝傀儡”,又名“丝戏”,民间俗称 “嘉礼”,乃流行于闽南语系地区的古老珍 稀戏种，在提线木偶的控制过程中控制对 象是。 A．手 B．提绳 C．木偶 D．大脑
系统
C．家用电灯
D.电冰箱温度控
制系统
（d ）
• 3.小明发现学校路灯有时由于没有及时关闭 而浪费用电，为此他设计了一个控制方案， 能够在天亮时关闭，天暗后打开。该控制 系统应该属于 A、自动控制的闭环控制系统 B、自动控 制的开环控制系统 C、手动控制的闭环控制系统 D、手动控 制的开环控制系统
B
该闭环控制系统方框图如下：
速度希 + 比较器望值-Fra bibliotek离心调节器
通过的燃油量
调节阀
发动机
齿轮组
实际速 度
4. 理解一个控制现象，要明确控制的对象是 什么，控制要达到什么目的和采取什么控 制手段。例如，射击比赛的射手通过瞄准 目标，使子弹射中靶心，分析这个过程， 其控制的对象是 A．人 B．枪 C．子弹 D．靶
开环和闭环控制习题3
• 1.小明用微波炉热菜汤，设定加热时间为3 分钟。按加热按钮3分钟后，微波炉停止加 热。这种微波炉的加热控制系统为（） A．开环手动控制系统 B．开环自动控制系统 C．闭环手动控制系统 D．闭环自动控制系统
B
2.下面控制系统中，属于闭环控制系统的是
A．自动门
B.红绿灯定时控制
（c）
• 6.汽车安全气囊控制系统的工作过程是：传 感器检测到汽车碰撞信号， 经诊断模块判 定和处理后，触发气体发生器给气囊充气。 该控制系统的被控对象是 A．被气囊保护 的人 B．气囊 C．诊断模块 D．气体 发生器
(d)
结束语
谢谢大家聆听！！！
11