自动控制原理_清华大学出版社课后习题答案

第一章习题答案

1.自动控制：就是在人不直接参与的情况下，依靠外加装置或设备(称为控制装置或控制器)，使机械、设备或生产过程(称为被控对象)的某个工作状态或参数(称为被控量)自动地按照预定的规律运行，或使某个被控制的参数按预定要求变化。

给定量：它是人们期望系统输出按照这种输入的要求而变化的控制量。故一般又称给定输入或简称输入。上例中的调节器的给定值u g 即是给定输入。 扰动量：它是一种人们所不希望的﹑影响系统输出使之偏离了给定作用的控制量。上例中给水压力变化或蒸汽负荷变化都属于扰动。 开环控制：指控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制过程，按这种方式组成的系统称为开环控制系统，其特点是系统的输出量不会对系统的输入量产生影响。

闭环控制：按照偏差进行控制的，其特点是不论什么原因使被控量偏离期望而出现偏差时，必定会产生一个相应的控制作用去减小或消除这个偏差，使被控量与期望值趋于一致。 复合控制：将闭环控制系统和开环控制系统结合在一起构成的开环-闭环相结合的控制系统，称为复合控制

恒值控制：给定量是一定的，控制任务是保持被控量为一不变常数，在发生扰动时尽快地使被控量恢复为给定值。

随动控制：给定量是按照事先不知道的时间函数变化的，要求输出跟随给定量变化。

2.

7. 自动控制系统的性能的要求：稳定性、快速性、准确性。 自动控制系统的性能的最基本要求：稳定性 第二章习题答案

1. (a)

2

2

()()1()()d y t f dy t k y t t dt

m

dt

m

m

+

+

=

F

（b ）

1211212

()()()()

k k k dy t y t t dt

f k k k k +

=

++F

（c ）

4

2

4

2

2

()2()()dy t k dy t k t dt

m

dt

m

+

=

F

2. (a) 2

221122

112212211

2

()

d u du dv R C R C R C R C R C u R C v dt

dt dt

++++=+

（b ）2331122

11221232

()

d u du R C R C R C R C R C u dt

dt

++++

21122

11222

()

d v dv R C R C R C R C v dt

dt

=+++

（c ）2

2222

0.25

1.5

d u du dv u v dt

dt

dt

++=

+

3. (a)

2111212()(1)()

c r U s R R C s U s R R C R R s

+=

++

（b ）

222

2

2

2

()21()

31

c r U s C R s R C s U s C R s R C s ++=

++

（c ）

2

2

11212

()()

()c r U s R U s R LC s L R R C s R R =

++++

4. (a)

2

12121212

2

1212212

1

2

1

(

)1()()

()1

f f

f f s s k k k k

Y s f f f f f X s s s k k

k k

k +++=

++

+

+ （b ）

2

121211222

1212112212()()1()

()1

c r U s R R C C s R C R C s U s R R C C s R C R C R C s +++=

++++

5. 0.085d d i u ∆= 6

. r d h S

h Q dt

∆+

=∆

7．22

32(),()432

t

t

s G s g t e

e

s s --+=

=-++

8. 2()142t

t

y t ee

e

--=-+

9.（a ）

21

()()

c r U s R U s R =-

（b ）

112212()(1)(1)

()

c r U s R C s R C s U s R C s

++=-

（c ）

2

12()()

(1)

c r U s R U s R R C s =-

+

10.(1) 012180,3,211k k k π

︒=

=-=-；

(2) 略；

(3)系统的闭环传递函数

2

2301230123()1

1()

1

c M t M

r M

M

Q s k k k k T Q s s s k k k k k k k k k k =

++

+

11.闭环传递函数

3

2

()0.7(6)

()

(0.90.7)(1.180.42)0.68

c r Q s s Q s s K s K s +=

+++++

12.闭环传递函数

1234

2363451234712348

()()

1G G G G C s R s G G G G G G G G G G G G G G G G =

+++-

13.传递函数

2

12

21)

()(T s T s s K K s R s C +++=

，

2

12

1)1()

()(T s T s T s s s N s C ++-+=

14.传递函数

333222

()1

()

561

c r U s U s R C s R C s RC s =

+++。

15.(a)

122()()

1G G C s R s G H

-=

-；

(b)

123

1223123

()()1G G G C s R s G G G G G G G =

+++；

(c)

12314

1212321231442

()()1G G G G G C s R s G G H G G H G G G G G G H +=

+++++；

(d)

123

412121232

()()

1G G G C s G R s G G H G H G G H =+

+++

16.传递函数

1234

34123212343

()()

1c r U s G G G G U s G G H G G H G G G G H =

+++