自动控制原理及其应用后习题答案
自动控制原理及其应用试卷与答案
21.一线性系统，当输入是单位脉冲函数时，其输出象函数与传递函数相同。
22.输入信号和反馈信号之间的比较结果称为偏差。
23.对于最小相位系统一般只要知道系统的 开环幅频特性 就可以判断其稳定性。
24.设一阶系统的传递G(s)=7/(s+2)，其阶跃响应曲线在t=0处的切线斜率为2。
25.当输入为正弦函数时，频率特性G(j ω)与传递函数G(s)的关系为s=j ω。
26.机械结构动柔度的倒数称为动刚度。
27.当乃氏图逆时针从第二象限越过负实轴到第三象限去时称为正穿越。
28.二阶系统对加速度信号响应的稳态误差为1/K 。
即不能跟踪加速度信号。
29.根轨迹法是通过开环传递函数直接寻找闭环根轨迹。
30.若要求系统的快速性好，则闭环极点应距虚轴越远越好。
21.对控制系统的首要要求是系统具有.稳定性。
22.在驱动力矩一定的条件下，机电系统的转动惯量越小，其.加速性能越好。
23.某典型环节的传递函数是21)(+=s s G ，则系统的时间常数是 0.5 。
24.延迟环节不改变系统的幅频特性，仅使相频特性发生变化。
25.二阶系统当输入为单位斜坡函数时，其响应的稳态误差恒为2ζ/?n 。
26.反馈控制原理是检测偏差并纠正偏差的原理。
27.已知超前校正装置的传递函数为132.012)(++=s s s G c ，其最大超前角所对应的频率=m ω 1.25。
28.在扰动作用点与偏差信号之间加上积分环节能使静态误差降为0。
29.超前校正主要是用于改善稳定性和快速性。
30.一般讲系统的加速度误差指输入是静态位置误差系数所引起的输出位置上的误差。
21.“经典控制理论”的内容是以传递函数为基础的。
22.控制系统线性化过程中，变量的偏移越小，则线性化的精度越高。
23.某典型环节的传递函数是21)(+=s s G ，则系统的时间常数是 0.5 。
24.延迟环节不改变系统的幅频特性，仅使相频特性发生变化。
25.若要全面地评价系统的相对稳定性，需要同时根据相位裕量和幅值裕量来做出判断。
自动控制原理完整版课后习题答案
1 请解释下列名字术语：自动控制系统、受控对象、扰动、给定值、参考输入、反馈。
解：自动控制系统：能够实现自动控制任务的系统，由控制装置与被控对象组成；受控对象：要求实现自动控制的机器、设备或生产过程扰动：扰动是一种对系统的输出产生不利影响的信号。
如果扰动产生在系统内部称为内扰；扰动产生在系统外部，则称为外扰。
外扰是系统的输入量。
给定值：受控对象的物理量在控制系统中应保持的期望值参考输入即为给定值。
反馈：将系统的输出量馈送到参考输入端，并与参考输入进行比较的过程。
2 请说明自动控制系统的基本组成部分。
解：作为一个完整的控制系统，应该由如下几个部分组成：①被控对象：所谓被控对象就是整个控制系统的控制对象；②执行部件：根据所接收到的相关信号，使得被控对象产生相应的动作；常用的执行元件有阀、电动机、液压马达等。
③给定元件：给定元件的职能就是给出与期望的被控量相对应的系统输入量（即参考量）；④比较元件：把测量元件检测到的被控量的实际值与给定元件给出的参考值进行比较，求出它们之间的偏差。
常用的比较元件有差动放大器、机械差动装置和电桥等。
⑤测量反馈元件：该元部件的职能就是测量被控制的物理量，如果这个物理量是非电量，一般需要将其转换成为电量。
常用的测量元部件有测速发电机、热电偶、各种传感器等；⑥放大元件：将比较元件给出的偏差进行放大，用来推动执行元件去控制被控对象。
如电压偏差信号，可用电子管、晶体管、集成电路、晶闸管等组成的电压放大器和功率放大级加以放大。
⑦校正元件：亦称补偿元件，它是结构或参数便于调整的元件，用串联或反馈的方式连接在系统中，用以改善系统的性能。
常用的校正元件有电阻、电容组成的无源或有源网络，它们与原系统串联或与原系统构成一个内反馈系统。
3 请说出什么是反馈控制系统，开环控制系统和闭环控制系统各有什么优缺点？解：反馈控制系统即闭环控制系统，在一个控制系统，将系统的输出量通过某测量机构对其进行实时测量，并将该测量值与输入量进行比较，形成一个反馈通道，从而形成一个封闭的控制系统；开环系统优点：结构简单，缺点：控制的精度较差；闭环控制系统优点：控制精度高，缺点：结构复杂、设计分析麻烦，制造成本高。
自动控制原理课后习题答案.docx
(西安电子科技大学出版社)习题2-1试列写题2-1图所示各无源网络的微分方程.M 0= 2.39VJ 11= 2.19X 10∙A ,试求在工作点(w 0, i 0｝附近方=/(〃，的 规性化方程。
2-7设晶网管三相桥式全控整漉电路的怆入房为控制角α,输出r 为空战整流电压口,它们之间的 关系为 式中,U ⑷是整流电压的理想空竣(«•试推导其线性化方程式.2-8 ∙系统由如下方程祖组成，其中Xr(S)为输入，XKS)为输出，试绘制系统构造图，并求出闭 环传递函数。
2-9系统的微分方程组如下其中r 、K l . K- K 、、/、K 、、T 均为正常数，试建设系统构造图，并求系统的传递函数C(S)/R(s).图2-2图有双M 冷 ⑵(W <»U.之间的关系为i* =l0P(e""∕0.026-l),假设系统工作点在 2-6如题2∙6图所示电路，.极耳啦J4非钻盛曲F ，其电流L 和电压2-10试化简即2-10图所示的系统构造图.并求传递函数C(S)11R(S), K(S) C(S)/ C(S) R(S) 筑书规图所材 Gl C(S) G,卡G 5佛与函数 国S) C(S) G) 5 “七； Hl 弟统 £(S) M(S)2-16零初 设某 2-17 g (t) = 7-5e 6f . 咫2∙ 15图求系统 的传速函数, 始条件下的输出响试求该系统的传递 2-18系统的 W'> I 控制系统构造t f 1*1 2-16 W 系统构造图 R(S) ΛU) 2-15 E(S) C (Λ I I - L_rτ∏J ∙13图 系统G:" r ,(5) E(S)凤 F) R ⑸M ⑸松) ⅛4和脉冲响应函数, 单位脉冲响应为。
自动控制原理及其应用试卷与答案
⾃动控制原理及其应⽤试卷与答案21.⼀线性系统，当输⼊是单位脉冲函数时，其输出象函数与传递函数相同。
22.输⼊信号和反馈信号之间的⽐较结果称为偏差。
23.对于最⼩相位系统⼀般只要知道系统的开环幅频特性就可以判断其稳定性。
24.设⼀阶系统的传递G(s)=7/(s+2)，其阶跃响应曲线在t=0处的切线斜率为 2 。
25.当输⼊为正弦函数时，频率特性G(j ω)与传递函数G(s)的关系为 s=jω。
26.机械结构动柔度的倒数称为动刚度。
27.当乃⽒图逆时针从第⼆象限越过负实轴到第三象限去时称为正穿越。
28.⼆阶系统对加速度信号响应的稳态误差为 1/K 。
即不能跟踪加速度信号。
29.根轨迹法是通过开环传递函数直接寻找闭环根轨迹。
30.若要求系统的快速性好，则闭环极点应距虚轴越远越好。
21.对控制系统的⾸要要求是系统具有 .稳定性。
22.在驱动⼒矩⼀定的条件下，机电系统的转动惯量越⼩，其 .加速性能越好。
23.某典型环节的传递函数是21)(+=s s G ，则系统的时间常数是 0.5 。
24.延迟环节不改变系统的幅频特性，仅使相频特性发⽣变化。
25.⼆阶系统当输⼊为单位斜坡函数时，其响应的稳态误差恒为 2ζ/n 。
26.反馈控制原理是检测偏差并纠正偏差的原理。
27.已知超前校正装置的传递函数为132.012)(++=s s s G c ，其最⼤超前⾓所对应的频率=m ω 1.25 。
28.在扰动作⽤点与偏差信号之间加上积分环节能使静态误差降为0。
29.超前校正主要是⽤于改善稳定性和快速性。
30.⼀般讲系统的加速度误差指输⼊是静态位置误差系数所引起的输出位置上的误差。
21.“经典控制理论”的内容是以传递函数为基础的。
22.控制系统线性化过程中，变量的偏移越⼩，则线性化的精度越⾼。
23.某典型环节的传递函数是21)(+=s s G ，则系统的时间常数是 0.5 。
24.延迟环节不改变系统的幅频特性，仅使相频特性发⽣变化。
自动控制原理及其应用试卷与答案
⾃动控制原理及其应⽤试卷与答案21.⼀线性系统，当输⼊是单位脉冲函数时，其输出象函数与传递函数相同。
22.输⼊信号和反馈信号之间的⽐较结果称为偏差。
23.对于最⼩相位系统⼀般只要知道系统的开环幅频特性就可以判断其稳定性。
24.设⼀阶系统的传递G(s)=7/(s+2)，其阶跃响应曲线在t=0处的切线斜率为 2 。
25.当输⼊为正弦函数时，频率特性G(j ω)与传递函数G(s)的关系为 s=jω。
26.机械结构动柔度的倒数称为动刚度。
27.当乃⽒图逆时针从第⼆象限越过负实轴到第三象限去时称为正穿越。
28.⼆阶系统对加速度信号响应的稳态误差为 1/K 。
即不能跟踪加速度信号。
29.根轨迹法是通过开环传递函数直接寻找闭环根轨迹。
30.若要求系统的快速性好，则闭环极点应距虚轴越远越好。
21.对控制系统的⾸要要求是系统具有 .稳定性。
22.在驱动⼒矩⼀定的条件下，机电系统的转动惯量越⼩，其 .加速性能越好。
23.某典型环节的传递函数是21)(+=s s G ，则系统的时间常数是 0.5 。
24.延迟环节不改变系统的幅频特性，仅使相频特性发⽣变化。
25.⼆阶系统当输⼊为单位斜坡函数时，其响应的稳态误差恒为 2ζ/n 。
26.反馈控制原理是检测偏差并纠正偏差的原理。
27.已知超前校正装置的传递函数为132.012)(++=s s s G c ，其最⼤超前⾓所对应的频率=m ω 1.25 。
28.在扰动作⽤点与偏差信号之间加上积分环节能使静态误差降为0。
29.超前校正主要是⽤于改善稳定性和快速性。
30.⼀般讲系统的加速度误差指输⼊是静态位置误差系数所引起的输出位置上的误差。
21.“经典控制理论”的内容是以传递函数为基础的。
22.控制系统线性化过程中，变量的偏移越⼩，则线性化的精度越⾼。
23.某典型环节的传递函数是21)(+=s s G ，则系统的时间常数是 0.5 。
24.延迟环节不改变系统的幅频特性，仅使相频特性发⽣变化。
自动控制原理及其应用课后习题第五章答案
ω
20 0 -20
10 ωc
1
2 -20dB/dec
ω
-60dB/dec
10 ≈1 ω2 0.5 c
ω c=4.5
5 ≈1 ω c=7.9 ω 0.01 c3
第五章习题课 (5-17)
-20
低频段曲线： 低频段曲线： 20lgK=20dB φ (ω ) 0 ω1=5 ω2=15 -90 相频特性曲线： 相频特性曲线： -180 -270 φ ( )= -90o ω ω=0 φ ( )= -270o ω ω=∞
-60dB/dec
ω
第五章习题课 (5-2)
10(s+0.2) 1.33(5s+1) (5) G(s)= s2(s+0.1)(s+15)=s2(10s+1)(0.67s+1) 解： 低频段曲线： 低频段曲线： 20lgK=2.5dB
第五章习题课 (5-7)
5-7 已知奈氏曲线，p为不稳定极点个数， 已知奈氏曲线， 为不稳定极点个数 为不稳定极点个数， υ为积分环节个数，试判别系统稳定性。 为积分环节个数，试判别系统稳定性。 Im υ=2 (b) p=0 (a) p=0 Im υ=0
ω=0 Re -1 0 ω=0+ -1 0 ω=0 Re
第五章习题课 (5-1)
5-1(1) 已知单位负反馈系统开环传递函数， 已知单位负反馈系统开环传递函数， 当输入信号r(t)=sin(t+30o)，试求系统的稳态 当输入信号 ， 输出。 输出。 10 G(s)=(s+1) 10 解： φ(s)= (s+11) 10 = 10 = 10 ω A( )= 2 2 112+1√ 122 =0.905 √ 11 +( ) √ ω φ ( )=-tg-1ω =-tg-1 1 =-5.2o ω 11 11 cs(t)=0.9sin(t+24.8o)
自动控制原理课后习题答案第一章
1-1 图1-2是液位自动控制系统原理示意图。
在任意情况下，希望液面高度c 维持不变，试说明系统工作原理并画出系统方块图。
图1-2 液位自动控制系统解：被控对象：水箱；被控量：水箱的实际水位；给定量电位器设定水位r u （表征液位的希望值r c ）；比较元件：电位器；执行元件：电动机；控制任务：保持水箱液位高度不变。
工作原理：当电位电刷位于中点（对应r u ）时，电动机静止不动，控制阀门有一定的开度，流入水量与流出水量相等，从而使液面保持给定高度r c ，一旦流入水量或流出水量发生变化时，液面高度就会偏离给定高度r c 。
当液面升高时，浮子也相应升高，通过杠杆作用，使电位器电刷由中点位置下移，从而给电动机提供一定的控制电压，驱动电动机，通过减速器带动进水阀门向减小开度的方向转动，从而减少流入的水量，使液面逐渐降低，浮子位置也相应下降，直到电位器电刷回到中点位置，电动机的控制电压为零，系统重新处于平衡状态，液面恢复给定高度r c 。
反之，若液面降低，则通过自动控制作用，增大进水阀门开度，加大流入水量，使液面升高到给定高度r c。
系统方块图如图所示：1-10 下列各式是描述系统的微分方程，其中c(t)为输出量，r (t)为输入量，试判断哪些是线性定常或时变系统，哪些是非线性系统? （１）222)()(5)(dt t r d t t r t c ++=；（２）)()(8)(6)(3)(2233t r t c dt t dc dt t c d dt t c d =+++； （３）dt t dr t r t c dt t dc t )(3)()()(+=+； （４）5cos )()(+=t t r t c ω； （５）⎰∞-++=t d r dt t dr t r t c ττ)(5)(6)(3)(；（６）)()(2t r t c =；（７）⎪⎩⎪⎨⎧≥<=.6),(6,0)(t t r t t c解：（1）因为c(t)的表达式中包含变量的二次项2()r t ，所以该系统为非线性系统。
自动控制原理及其应用部分习题解答
自动控制原理及其应用部分习题解答第一章1－12 电力系统接线如下图所示，试写出线路及各变压器高、低压绕组的额定电压。
题1－12附图【解答】1. 线路额定电压G至变压器T1、变压器T3两段：6.3/1.05=6（kV）；。
T3出线段：0.4/1.05=0.38（kV）2. 变压器额定电压(高压绕组/低压绕组)T1：6.3/242（kV）( 6.0×1.05=6.3、220×1.1=242)；T2：220/38.5（kV）( 220×1.0=220、35.0×1.1=38.5)； T3：6.3/0.4（kV）( 6.0×1.05=6.3、0.38×1.05=0.4)。
1－13 电力系统接线如下图所示，试写出发电机及各变压器高、低压绕组的额定电压。
题1－13附图【解答】解法参见题1－12的解答： 1.发电机G:10.5（kV）；2.变压器T1:10.5/242(Kv)、T2：220/121/38.5(Kv)、T3：35/10.5(Kv)、T4：220/121kV。
1－14 某有载调压变压器的电压为110±8×1.25％/11kV，按最大和最小负荷时计算出的变压器低压侧归算到高压侧的电压侧分别为107 kV和108 kV。
若变压器低压侧最大和最小负荷时要求的电压分别为10.5kV和10kV，试选择其分接头。
【解答】由题意，得最大负荷时选择最接近U1Tmax的分接头为：110+2×1.25＝112.5kV；最小负荷时选择最接近U1Tmin的分接头为：110+7×1.25＝118.75kV；拟选的分接头都在变压器的分接头范围内。
按所选分接头计算低压母线的实际电压如下：所以，所选有载调压变压器的分接头：最大负荷时选择2档，最小负荷时选择7档，能够满足调压要求。
1－15 某大厦主变压器装机容量为3000kV·A，直接启动的异步电动机为75kW，请估算柴油发电机选多大为宜？【解答】按两种方式分别试选。
自动控制原理课后习题答案
自动控制原理课后习题答案自动控制原理课后习题答案自动控制原理是一门应用广泛的学科，它研究如何利用各种控制方法和技术，使得系统能够自动地实现预期的目标。
在学习这门课程的过程中，我们常常会遇到一些习题，下面我将为大家提供一些常见的自动控制原理课后习题的答案。
1. 什么是反馈控制系统？它的优点是什么？反馈控制系统是指通过测量系统输出信号，并将其与预期的参考信号进行比较，然后根据比较结果对系统进行调整的控制系统。
其优点包括：能够减小外部干扰对系统的影响，提高系统的稳定性和鲁棒性；能够根据系统实时的状态进行调整，使得系统能够更好地适应变化的工作环境；能够实现对系统输出的精确控制，提高系统的性能。
2. 描述比例控制器、积分控制器和微分控制器的工作原理。
比例控制器根据系统输出信号与参考信号的差异，按照一定的比例关系进行控制输出。
其工作原理是通过调节控制器输出信号与系统输入信号之间的比例关系，来实现对系统的控制。
积分控制器根据系统输出信号与参考信号的差异的积分值，进行控制输出。
其工作原理是通过积分计算，将系统输出信号与参考信号之间的差异进行累加，然后根据累加值来调节控制器输出信号，以实现对系统的控制。
微分控制器根据系统输出信号与参考信号的差异的变化率，进行控制输出。
其工作原理是通过对系统输出信号与参考信号之间的差异进行微分计算，然后根据微分值来调节控制器输出信号，以实现对系统的控制。
3. 什么是PID控制器？它的控制算法是怎样的？PID控制器是一种常用的控制器，它由比例控制器、积分控制器和微分控制器组成。
其控制算法是根据系统输出信号与参考信号的差异，按照比例、积分和微分的方式进行控制输出。
PID控制器的控制算法可以表示为：输出信号= Kp * e(t) + Ki * ∫e(t)dt + Kd * de(t)/dt其中，Kp为比例增益，Ki为积分增益，Kd为微分增益，e(t)为系统输出信号与参考信号的差异，de(t)/dt为差异的变化率。
自动控制原理及其应用部分习题解答
第 一 章1－12 电力系统接线如下图所示，试写出线路及各变压器高、低压绕组的额定电压.题1－12附图【解答】1。
线路额定电压G 至变压器1T 、变压器3T 两段：6.3/1。
05=6（kV ）；3T 出线段:0.4/1.05=0。
38(kV)。
2。
变压器额定电压(高压绕组/低压绕组)1T ：6。
3/242（kV ）（ 6.0×1.05=6.3、220×1.1=242）； 2T :220/38。
5（kV ）（ 220×1.0=220、35.0×1.1=38.5)； 3T ：6.3/0。
4（kV ）（ 6.0×1.05=6。
3、0.38×1.05=0。
4)。
1－13 电力系统接线如下图所示，试写出发电机及各变压器高、低压绕组的额定电压。
题1－13附图【解答】解法参见题1－12的解答： 1.发电机G:10.5(kV ）;2。
变压器T1:10.5/242(Kv ）、T2：220/121/38.5(Kv)、T3：35/10.5（Kv)、T4：220/121kV.1－14 某有载调压变压器的电压为110±8×1.25%/11kV ，按最大和最小负荷时计算出的变压器低压侧归算到高压侧的电压侧分别为107 kV 和108 kV 。
若变压器低压侧最大和最小负荷时要求的电压分别为10.5kV 和10kV ，试选择其分接头。
【解答】 由题意，得1max (107/10.5)11112.095(kV)T U =⨯= 1min (108/10)11118.8(kV)T U =⨯=最大负荷时选择最接近max 1T U 的分接头为：110+2×1.25＝112。
5kV ；最小负荷时选择最接近min 1T U 的分接头为：110+7×1.25＝118.75kV ；拟选的分接头都在变压器的分接头范围内。
按所选分接头计算低压母线的实际电压如下： 2max 107(11/112.5)10.46(kV)U =⨯=2min 108(11/118.75)10.0(kV)U =⨯=所以，所选有载调压变压器的分接头：最大负荷时选择2档，最小负荷时选择7档，能够满足调压要求。
自动控制原理课后习题及答案
第一章绪论1-1 试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点.解答：1开环系统(1) 优点:结构简单，成本低，工作稳定。
用于系统输入信号及扰动作用能预先知道时，可得到满意的效果。
(2) 缺点：不能自动调节被控量的偏差。
因此系统元器件参数变化，外来未知扰动存在时，控制精度差。
2 闭环系统⑴优点：不管由于干扰或由于系统本身结构参数变化所引起的被控量偏离给定值，都会产生控制作用去清除此偏差，所以控制精度较高。
它是一种按偏差调节的控制系统。
在实际中应用广泛。
⑵缺点：主要缺点是被控量可能出现波动，严重时系统无法工作。
1-2 什么叫反馈？为什么闭环控制系统常采用负反馈？试举例说明之。
解答：将系统输出信号引回输入端并对系统产生控制作用的控制方式叫反馈。
闭环控制系统常采用负反馈。
由1-1中的描述的闭环系统的优点所证明。
例如，一个温度控制系统通过热电阻（或热电偶）检测出当前炉子的温度，再与温度值相比较，去控制加热系统，以达到设定值。
1-3 试判断下列微分方程所描述的系统属于何种类型（线性，非线性，定常，时变）？（1）22()()()234()56()d y t dy t du t y t u t dt dt dt ++=+（2）()2()y t u t =+（3）()()2()4()dy t du t ty t u t dt dt +=+（4）()2()()sin dy t y t u t t dt ω+=（5）22()()()2()3()d y t dy t y t y t u t dt dt ++=（6）2()()2()dy t y t u t dt +=（7）()()2()35()du t y t u t u t dtdt =++⎰解答：（1）线性定常（2）非线性定常（3）线性时变（4）线性时变（5）非线性定常（6）非线性定常（7）线性定常1-4如图1-4是水位自动控制系统的示意图，图中Q1，Q2分别为进水流量和出水流量。
(完整版)自动控制原理课后习题答案
第1章控制系统概述【课后自测】1-1 试列举几个日常生活中的开环控制和闭环控制系统，说明它们的工作原理并比较开环控制和闭环控制的优缺点。
解：开环控制——半自动、全自动洗衣机的洗衣过程。
工作原理：被控制量为衣服的干净度。
洗衣人先观察衣服的脏污程度，根据自己的经验，设定洗涤、漂洗时间，洗衣机按照设定程序完成洗涤漂洗任务。
系统输出量（即衣服的干净度）的信息没有通过任何装置反馈到输入端，对系统的控制不起作用，因此为开环控制。
闭环控制——卫生间蓄水箱的蓄水量控制系统和空调、冰箱的温度控制系统。
工作原理：以卫生间蓄水箱蓄水量控制为例，系统的被控制量（输出量）为蓄水箱水位（反应蓄水量）。
水位由浮子测量，并通过杠杆作用于供水阀门（即反馈至输入端），控制供水量，形成闭环控制。
当水位达到蓄水量上限高度时，阀门全关（按要求事先设计好杠杆比例），系统处于平衡状态。
一旦用水，水位降低，浮子随之下沉，通过杠杆打开供水阀门，下沉越深，阀门开度越大，供水量越大，直到水位升至蓄水量上限高度，阀门全关，系统再次处于平衡状态。
开环控制和闭环控制的优缺点如下表1-2 自动控制系统通常有哪些环节组成？各个环节分别的作用是什么？解：自动控制系统包括被控对象、给定元件、检测反馈元件、比较元件、放大元件和执行元件。
各个基本单元的功能如下：（1）被控对象—又称受控对象或对象，指在控制过程中受到操纵控制的机器设备或过程。
（2）给定元件—可以设置系统控制指令的装置，可用于给出与期望输出量相对应的系统输入量。
（3）检测反馈元件—测量被控量的实际值并将其转换为与输入信号同类的物理量，再反馈到系统输入端作比较，一般为各类传感器。
（4）比较元件—把测量元件检测的被控量实际值与给定元件给出的给定值进行比较，分析计算并产生反应两者差值的偏差信号。
常用的比较元件有差动放大器、机械差动装置和电桥等。
（5）放大元件—当比较元件产生的偏差信号比较微弱不足以驱动执行元件动作时，可通过放大元件将微弱信号作线性放大。
自动控制原理及其应用试卷与答案2
1[例1]已知系统的结构如下图所示，单位阶跃响应的超调量σ%=16.3%，峰值时间tp=1s 。
试求：(1)开环传递函数G(s)；(2)闭环传递函数Φ(s)；(3)根据已知性能指标Mp%、 tp 确定参数K 及τ(4)计算等速输入（恒速值R=1.5）时系统的稳态误差。
解：（1）系统开环传递函数（2）系统的闭环传递函数为又v =1，故当r (t)=Rt=1.5t 时，[例2]已知控制系统的结构如下图所示。
（1）当b=0时，试确定单位阶跃输入时系统的阻尼系数、自然频率、最大超调量，以及由单位斜波输入所引起的稳态误差。
（2）确定系统的阻尼比等于0.8时的速度反馈常数b 的值，并确定在单位输入时的最大超调量和单位斜波输入所引起的稳态误差。
（3）怎样使第（2）问的ζ=0.8保持不变而使其稳态误差等于第（1）问的稳态误差值？解：(1)当b=0时，开环传递函数闭环传递函数根据闭环传递函数得()ττ10110)1(/101)1(/10)(++=+++=s s ks s s s s k s G ()ks s k s G s G s 1010110)(1)()(2+++=+=Φτ5.0%3.16%100%:21/==⨯=--ςςςπ解得由e Mp 628.31:21===-n p n t ωςωπ解得又⎩⎨⎧=⨯⨯==+==628.3628.35.02210116.13102n n k ςωτω又⎩⎨⎧==2627.0316.1τk 得())11011()101(1010110)(+++=++=s s ks s k s G τττ由628.3101100=+=τkk 得4135.0628.35.10===K Re ss 所以⎩⎨⎧==+=14)4(16)(00v K s s s G 开环增益16416)(20++=Φs s s ⎪⎩⎪⎨⎧===⨯=⎪⎩⎪⎨⎧====--75.15.3%3.16%100%21244160010002n s n n t e Mp ωςωςωςςπ25.01,)(00===k e t t r ss 时当2（3）怎样使第（2）问的ζ=0.8保持不变而使其稳态误差等于第（1）问的稳态误差值？用比例加微分串联校正可以达到目的，如上图所示。
自动控制原理及其应用第二版课后答案
自动控制原理及其应用第二版课后答案【篇一：《自动控制原理》黄坚课后习题答案】ss=txt>uo-u+o(a)解：i1=i-i2u1=ui-uouuu-ui=i1==211dud(u-u)i2=c=c(b)解：(u-u)i=i1+i2i=udui1=i2=c2duu1-uo=21u-uud(u-u)-c=12dudur2(ui-uo )=r1u0-cr1r2(-)duducr1r2+r1uo+r2u0=cr1r2+r2uidud2uuuduu--21112=2+cud2udu+(c+=12+(1+2)uo12duu+c2duo+22-2 求下列函数的拉氏变换。
(1) f(t)=sin4t+cos4t(2) f(t)=t3+e4t434t解：l[t+e](3) f(t)=tneat解：l[tneat]=(4) f(t)=(t-1)2e2t解：l[(t-1)2e2t]=e-(s-2)2-3求下列函数的拉氏反变换。
(1) f(s)=aa解：a1=(s+2)=-1a2=2 -f(t)=2e-3t-e-2t(2) f(s)=aaa解：a1=(s+1)=-1a2[=2a3s=-2=-2f(t)=-2e-2t-te-t+2e-t(3) f(s)=2as+aa解：f(s)(s2=a1s+a2j=a1s+aj-2-5j+1=ja1+a2-5j-1=-a1+ja2a1=1a2=-5a3=f(s)s=1++f(t)=1+cost-5sint(4) f(s)=解：=a+a+a+aa1a3a4a2ad[2]s=-1f(t)=e-t-e-t++e-3t(2-4)求解下列微分方程。
a2=5 a3=-4y(t)=1+5e-2t-4e-3t并求传递函数。
2-5试画题图所示电路的动态结构图，c+sc)r2r+rrscu(s)==c1+(+sc)r212121(2)cl1=-r2 /lsl2=-/lcs2l3=-1/scr1l1l3=r2/lcr1s2c112122-8 设有一个初始条件为零的系统，系统的输入、输出曲线如图，求g(s)。
自动控制原理课后习题与答案
目录1自动控制系统的基本概念1.1内容提要1.2习题与解答2自动控制系统的数学模型2.1内容提要2.2习题与解答3自动控制系统的时域分析3.1内容提要3.2习颗与他答4根轨迹法4.1内容提要4.2习题与解答5频率法5.1内容提要5.2习题与解答6控制系统的校正及综合6.1内容提要6.2习题与解答7非线性系统分析7.1内容提要7.2习题与解答8线性离散系统的理论基础8.1内容提要8.2习题与解答9状态空间法9.1内容提要9.2习题与解答附录拉普拉斯变换参考文献1自动控制系统的基本概念1. 1内容提要基本术语：反馈量，扰动量，输人量，输出量，被控对象；基本结构：开环，闭环，复合；基本类型：线性和非线性，连续和离散，程序控制与随动；基本要求：暂态，稳态，稳定性。
本章要解决的问题，是在自动控制系统的基本概念基础上，能够针对一个实际的控制系统，找出其被控对象、输人量、输出量，并分析其结构、类型和工作原理。
1.2习题与解答题1-1图P1-1所示，为一直流发电机电压白动控制系统示意图。
图中，1为发电机；2为减速器；3为执行电机；4为比例放大器；5为可调电位器。
(1)该系统有哪些环节组成，各起什么作用” (2)绘出系统的框图，说明当 负载电流变化时，系统如何保持发 电机的电压恒定 (3)该系统是有差系统还是无 差系统。
(4)系统中有哪些可能的扰动， 答(1)该系统由给定环节、比较环节、中间环节、执行结构、检测环节、 发电机等环节组成。
给定环节:电压源0U 。
用来设定直流发电机电压的给定值。
比较环节:本系统所实现的被控量与给定量进行比较，是通过给定电 压与反馈电压反极性相接加到比例放大器上实现的中间环节:比例放大器。
它的作用是将偏差信号放大，使其足以带动 执行机构工作。
该环节又称为放大环节执行机构:该环节由执行电机、减速器和可调电位器构成。
该环节的 作用是通过改变发电机励磁回路的电阻值，改变发电机的磁场，调节发 电机的输出电压被控对象:发电机。
自动控制原理+课后答案.
（1）
（2）
（2）代入（1），整理得传递函数为
（b）由图得
（1）
（2）
整理得传递函数为
（c）由图得
（1）
（2）
（3）
（4）
整理得传递函数为
2-8 试简化图2-6中所示系统结构图，并求传递函数 和 。
解：（a）
⑴求传递函数 ，按下列步骤简化结构图：
1 令 ，利用反馈运算简化如图2-8a所示
求系统传递函数
由信号流图2-10b可见，从源节点 到阱节点 之间，有一条前向通路，其增益为
有三个相互接触的单独回路，其回路增益分别为
， ，
与 互不接触
流图特征式为
由于前向通路与所有单独回路都接触，所以余因子式
根据梅森增益公式，得系统闭环传递函数为
3-3已知二阶系统的单位阶跃响应为 ，试求系统的超调量 ，峰值时间 和调节时间 。
②实轴上根轨迹区间为
③根轨迹的渐近线条数为 ， ，
④分离点方程为
解得分离点
根轨迹如下图4-2d所示：
4-6已知单位反馈系统的开环传递函数为：范围。
解：由题得
开环极点： 和
开环零点：
分离、会合点：从 平面的零点、极点分布可知在区间内 可能有分离、会合点。
解：
(1)对于题5-4的系统，分 和 的两种情况来讨论系统的闭环稳定性。
当 时，系统的开环幅相曲线如图5-4a所示，由图可知，系统的开环幅相曲线不包围 ，根据奈奎斯特判据可得
又由系统得开环传递函数可知
即 ，闭环系统在 右半平面无极点， 时闭环系统稳定。
当 时，系统的开环幅相曲线如图5-4b所示，由图可知，
解：
由题目可知，系统的频率特性如下
自动控制原理及其应用课后习题解答
创意母亲节贺卡的制作方法嘿，朋友们！母亲节快到啦，是不是在想送啥礼物能让咱妈开心呀？别愁啦，咱一起来做张创意十足的母亲节贺卡吧！先准备好材料哟，彩纸、剪刀、胶水那是必不可少的。
咱就像大厨准备食材一样，得把家伙事儿都备齐咯。
然后呢，挑一张妈妈喜欢的颜色的彩纸当贺卡的底色。
这就好比给咱的作品搭个舞台，得让主角闪亮登场呀！把彩纸对折一下，这就是贺卡的基本样子啦。
接下来，发挥你的想象力啦！可以剪一些小花朵、小星星啥的贴在上面。
嘿，这就像给舞台装饰上漂亮的道具，让它变得美美的。
或者画一些可爱的图案，比如妈妈喜欢的小动物呀。
咱再写点温馨的话，就像给妈妈送上一碗暖暖的心灵鸡汤。
告诉妈妈你有多爱她，多感激她。
这可比啥礼物都珍贵呢！想象一下，妈妈收到你亲手做的贺卡，那脸上的笑容得有多灿烂呀！这张贺卡可不只是一张纸，那是你满满的爱呀。
就像盖房子一样，一砖一瓦地用心去搭建。
每一个细节，每一笔一划，都是你对妈妈的深情。
可以在贺卡里藏点小惊喜哟，比如一张你们的合影，或者妈妈喜欢的小饰品。
这就像在蛋糕里藏了颗甜蜜的糖果，等妈妈发现的时候，哇，那惊喜感爆棚呀！还可以用一些亮晶晶的贴纸，让贺卡闪闪发光，就像妈妈在你心里的地位一样耀眼。
做这张贺卡的时候，你就想着妈妈对你的好，她的笑容，她的拥抱，她做的美味饭菜。
把这些温暖的回忆都融入到贺卡里。
别小看这张小小的贺卡，它可是有着大大的能量呢。
它能让妈妈感受到你的爱，你的用心，你的在乎。
所以呀，赶紧动起手来，为妈妈制作一张独一无二的创意母亲节贺卡吧！让妈妈过一个特别的母亲节，让她知道，她是这个世界上最棒的妈妈！。
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解:F(s)(s2+1) s=+j =A1s+A2 s=+j
A1=1, A2=-5 A3=F(s)s s=0 =1
F(s)=
1 s
+
s s2+1
+
-5 s2+1
2-3-4 函数的拉氏变换。
(4)
F(s)=
s+2 s(s+1)2(s+3)
=
2 3
+ 112
e-3t-
3 4
e-t-
t 2
e-t
解:f(t)=
ic=C
duc dt
UI(s)=R1I1(s)+UO(s)
CC
ic
＋ －ui
i1
R1 R2
＋ i－2uo
I2(s)=IC(s)+I1(s)
IC(s)=CsUC(s)
即: UI(sR)-1UO(s)=I1(s) [UI(s)-UO(s)]Cs=IC(s)
sC 1 R1
UUOI((ss))=
1(+R1(1＋ R11＋sCs)CR)2R2=
A1=sY(s) s=0
(2-4-2) 求下列微分方程。
d3y(t) d2y(t) dy(t) dt3 +4 dt2 +29 dt =29,
初始条件:
y(0)=0 , y·(0)=17 , ·y·(0)=-122
解:Байду номын сангаас
2-5-a 试画题2-1图所示电路的动态结构图,并
求传递函数。
＋ uc －
解:ui=R1i1+uo ，i2=ic+i1
UL(s)=sLIL(s)
I1(s)=IL(s)+IC(s)
I2(s)=
UO(s) R2
即：I1(s)=
UI(s)+UC(S) R1
IL(s)=I1(s)-IC(s)
IC(s)=CsUC(s)
I1(s)=
UO(s) R2
IC(s)=
UC(s) Cs
Ui
-
1 I1
IL
R1
-
IC
UO R2
UL sL ＋
(s+1s)+22(s+3)est
+
s=0
s(ss++21)2est s=-3
+
lsim-1
d[
s(ss++23)est ds
]
=
2 3
+
1 12
e-3t+slim-1[
(-s(2s-24+s3-6)2)est+
(s+2)test s2+3s ]
(2-4-1) 求下列微分方程。
A2=(s+2)Y(s) s=-2 A3=(s+3)Y(s) s=-3
4 s2+16
+
s s2+16
=
s+4 s2+16
(2) f(t)=t3+e4t
解:L[t3+e4t]=
3! s3+1
+
1 s-4
3! = s4
+
1 s-4
(3) f(t)=tneat
解:L[tneat]=
n! (s-a)n+1
(4) f(t)=(t-1)2e2t 解:L[(t-1)2e2t]=e-(s-2)(s2-2)3
)
R1
－
∞ ＋
＋
C
uo
∴
C(S)=
UUOI((SS))=－
R2
RSC2＋1＋R3 R1
R2
R3
ui
=－
R1+R3+R2R3CS R1(R2SC+1)
R1
C
－
∞ ＋
＋
uo
2-6-b 用运算放大器组成的有源电网络如
力所示,试采用复数阻抗法写出它们的传
递函数。
C
R2
R3
ui R1
－
∞ ＋
uo
＋
R4
R5
UR1I==－－UU(ROIR=4=2－＋+－RRR4(RR5+R1R)3＋SR5R(2RR4CRRR5+325(2RU13R5R+SR1O33RC(5SSUR3+CC)O3R(+S+(RRR2CR1+－232)+2+RSR+1RRC3R3))32＋R+S(3RR1C54R)4R+++315RRSR)C535U)＋O1
Cs UC=UO+UL
2-6-a 用运算放大器组成的有源电网络如图 所示,试采用复数阻抗法写出它们的传递函数。
解:电路等效为:
=－
UO R2SRC2＋1＋R3
UR1I =－
UO RR22＋·SS1C1C＋R3
=－( R1(RR22SC+1)+ RR31)
R2
R3
=－
1 R1
((R2RSC2 +1)+uRi 3
d2y(t) dt2 +5
dy(t) dt
+6y(t)=6
，初始条件：
y(0)=y·(0)=2 。
A1=1 , A2=5 , A3=-4 ∴ y(t)=1+5e-2t-4e-3t
解:s2Y(s)-sY(0)-Y(′0)+5sY(s)-5Y(0)+6Y(s)=
1 s
∴
Y(s)=
6+2s2+12s s(s2+5s+6)
u1=i1R1 i1=iL+ic
uL=LdditL
ic=C
duc dt
=d(udi-tuo)
iL=i2=
uo R2
习题课一 (2-2)
求下列函数的拉氏变换。
(1) f(t)=sin4t+cos4t
解:∵L[sinwt]=
w w2+s2
L[coswt]=
s w2+s2
∴L[sin4t+cos4t]=
解:f(t)=(s+s1)2est
s=-2+lsim-1
d[ ds
s s+2
est]
=-2e-2t+slim-1(ss+t2
est+
2 (s+2)2
est)
=-2e-2t-te-t+2e-t
=(2-t)e-t-2e-2t
2-3-3 函数的拉氏变换。
∴ f(t)=1+cost-5sint
F(s)=
2s2-5s+1 s(s2+1)
第二章习题课 (2-1a)
2-1(a) 试建立图所示电路的动态微分方
程。
＋ uc －
i1=i2-ic C
解：
＋ u－1u=i[
uo R2
-CRd1(Ru2dit-uo＋ － u) o]R1+uo
＋ －ui
CC
i1
R1 R2
ic
＋ i－2uo
输Ruuo21入Ru=i1i=量+1RuC为o1dRdutu1o-RiC，1ddR输tui2i2+R出=u1uRRo量Ro22+2为=CRudd2uotu。oRi+i1CcR=dd2Cuu+t iiu=Rddoutu1RRc1+2=2udo(udi-tuo)
第二章习题课 (2-1b)
2-1(b) 试建立图所示电路的动态微分方
＋－iu1程=iu。LuRR=o21+CLRC2RddL2utdod2tu2Lo+R2Cid＋ －dcu=utooddut c=
CL R2
i2=
dd2tu2 o+C
duo dt
uo R2
ui=u1+uo
输入量为ui，输出量为uo。
R2+R1R2sC R1+R2+R1R2sC
2-5-b 试画出题 2-1图所示的电路 的动态结构图,并 求传递函数。
R1
＋
－ui
C
L
＋ R2 －uo
解：ui=R1I1+uc uc=uo+uL uL=LdditL
∴
iL=
uo R2
i1=iL+ic
ic=Cddut c
Ui(s)=R1I1(s)+UC(s) UC(s)=UO(s)+UL(s)
2-3-1 函数的拉氏变换。
F(s)=(s+1s+)(1s+3)
解：A1=(s+2)(s+1s)+(s1+3)
= -1
s=-2
A2=(s+3)
s+1 (s+1)(s+3)
=2
s=-3
F(s)=
2 s+3
-
1 s+2
f(t)=2e-3t-e-2t
2-3-2 函数的拉氏变换。
F(s)=(s+1)s2(s+2)