教材习题答案

1、习题1-6

[答]

Ⅰ：最大超调量，调整时间，振荡次数，技术性能最差。

Ⅱ：，，，技术性能较好。

Ⅲ：，，，技术性能最好。

2、习题1-7

[解]要画出控制系统方块图，第一步（也是关键的一步）就是搞清系统的工作原理或工作过程。在如图1-17所示的电路中，被控量是负载（电阻）上的电压(输出电压)。若不采用稳压电源，将负载直接接到整流电路（图中未画出）的输出电压上，则当负载电流增加（减小）时，整流电源的等效内阻上的电压降落将增加，使整流输出电压（此时即为负载上的电压）降低。当然，若电网电压波动，也会使整流输出电压产生波动。设整流输出电压的波动为△，它是造成负载上电压不稳定的主要原因。

如今增设了稳压电路，此时负载上的电压不再是整流电压，而是整流电压在经调整管的调节后输出的电压。导通程度愈大，则输出电压大些，反之将小些。由图可见，调整管的导通程度将取决于放大管的导通程度。管的发射极电位由电阻

和稳压管构成的稳压电路提供恒定的电位。管基极电位取决于负载电压（由和构成的分压电路提供输出的负载电压的采样信号）。

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当负载电压因负载电流增加（或电网电压下降）而下降时，则下降；由于发射极电位恒定，于是将减小；这将导致

的集电极电流减小，此电流在电阻的压降（）也将减小；这将是调压管的基极电位升高，的导通程度加大，使输出电压增加，从而起到自动补偿的作用。其自动调节过程参见下图。

图（1-1）稳压电源电路的框图及自动调节过程

由以上分析可知，此系统的输出量为,给定值取决于稳压管的稳压值，检测元件为、构成的分压电路，反馈信号为电压

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负反馈，执行元件为调压管，放大元件为，扰动量为整流输出电压的波动△。由此可画出如图所示的框图。

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图（1-3）直流调速系统组成框图和自动调节过程

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1、题2-1 [解]

2、题2-2 [解]

3、题2-3 [解] ① 0 ；② 5 ；③ ∞；④ 0 。

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2.题3-3

[答]：不能。从它们串联（或并联）后的等效传递函数来分析，就可得到这个结论：比例积分环节的传递函数为

比例微分环节的传递函数为

(1)两者串联后的传递函数

由上式可见,无论参数如何调节，都无法使

（2）两者并联后的函数

由上式同样可见，无论参数如何调节，也都无法使

3.题3-9

[解] a）（由分压公式求取）

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上式中，此为一惯性微分环节。

b）（由分压公式求取）

上式中，，，此为无源校正环节（这在第六章中介绍）。c）[由求取]

上式中，，，此为有源校正环节（这在第六章中介绍）。

d）

上式中，，

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(1)图中为比例系数可调的比例积分（PI）调节器，其传递函数。

由图3-27可见，此运放反馈回路取样电压不是，而是经3.3K电位器与300电阻分压后的。由图可见：

反馈电压的减小，相当反馈电阻增大为倍，因此其增益为

其时间常数s

(2)为比例环节

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。

(3)为比例微分环节

式中

，

(4)为惯性环节

式中

，

(5)为积分环节

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式中

(6)由于均为反相输入端输入，中均应带一负号，由于书中约定，为简化起见，一般将此负号省略，最终极性有实际状况确定。

此处由五个（奇数）环节，所以极性应变号，因此，此为负反馈。其反馈系数由分压电路可知。

5.题3-11

[解] 由图3-28并参考式（3-45）有

6.题3-13

[解] （１）对图3-29a所示系统，要特别注意的是：系统框图中的H1(s)构成的回路不是反馈回环，而是G1(s)、G2(s)的并联支路。于是先并联后，再应用式（3-38），可求得

（２）图3-29b的闭环传递函数可直接应用式（3-46）求得

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[解] 由图3-30并参考式（3-45）有

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1、题4-11[解] 先将PI调节器传递函数化成标准形式：于是如图

4-18b ）所示，其低频渐进线为斜直线，转角频率，经处变为水平线，其高度为。图读者自画。

２、题4-12[解] 由题3-9 解答有

上式中，

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于是可画出对数幅频特性如下图所示

图（4-1）

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由于其中惯性环节的作用占主导地位，因此它是一个相位滞后的环节。

3、题4-13[解]

由图4-42可见，系统的固有部分的传递函数为

串联ＰＩ调节器后，系统开环传递函数为

上式中，；

；

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。

于是可画出如下图所示的对数幅频特性。

图（4-2）

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若，则串联比例调节后的开环传递函数为

在上式中，

。

于是可画出如下图所示的对数幅频特性

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５、题4-15[解]

由图4-43可见，此环节有4个交接频率，他们分别是：

，

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。

此环节低频渐近线为０dB/dec水平线，所以不含积分环节。另由水平线高度为有，可得。因此，由图可得出其传递函数为

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8、题4-18[解]

（1）校正前，系统仿真及阶跃响应曲线

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