自动控制原理作业
自动控制原理作业
自动控制原理作业1、解 ：当合上开门开关时，电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压，偏差电压经放大器放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，将大门向上提起。
与此同时，和大门连在一起的电刷也向上移动，直到桥式测量电路达到平衡，电动机停止转动，大门达到开启位置。
反之，当合上关门开关时，电动机带动绞盘使大门关闭，从而可以实现大门远距离开闭自动控制。
系统方框图如下图所示。
2、解：加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压c u 的平方成正比，c u 增高，炉温就上升，c u 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流电动机驱动。
炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压f u 。
f u 作为系统的反馈电压与给定电压r u 进行比较，得出偏差电压e u ，经电压放大器、功率放大器放大成a u 后，作为控制电动机的电枢电压。
在正常情况下，炉温等于某个期望值T °C ，热电偶的输出电压f u 正好等于给定电压r u 。
此时，0=-=f r e u u u ，故01==a u u ，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上，使c u 保持一定的数值。
这时，炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。
当炉膛温度T °C 由于某种原因突然下降(例如炉门打开造成的热量流失)，则出现以下的控制过程：控制的结果是使炉膛温度回升，直至T °C 的实际值等于期望值为止。
︒→T C ︒→↑→↑→↑→↑→↑→↓→↓T u u u u u c a e f θ1C ↑系统中，加热炉是被控对象，炉温是被控量，给定量是由给定电位器设定的电压r u （表征炉温的希望值）。
系统方框图为：3、解 在本系统中，蒸汽机是被控对象，蒸汽机的转速ω是被控量，给定量是设定的蒸汽机希望转速。
离心调速器感受转速大小并转换成套筒的位移量，经杠杆传调节供汽阀门，控制蒸汽机的转速，从而构成闭环控制系统。
自动控制原理期末作业
自动控制原理作业3-16.一种新型轮椅装有一种非常实用的速度控制系统，使颈部以下有残疾的人士也能自行驾驶这种轮椅，该系统在头盔上以90度间隔安装了四个速度传感器，用来指示前后左右四个方向，头盔传感器系统的综合输出与头部运动的幅值成正比。
图3-51给出了该控制系统的结构图，其中时间常数T1=0.5s ，T3=1s ，T4=0.25s 。
要求：1）确定使系统稳定的K 的取值（K=K1K2K3）；2）确定增益K 的取值，使系统单位阶跃响应的调节时间等于4s(Δ=2‰),计算此时系统的特征根，并用MATLAB 方法确定系统超调量σ%和调节时间ts(Δ=2‰).图3-51 轮椅控制系统解：（1）是系统稳定的K 值范围。
由系统结构图得知，系统开环传递函数81478)1)(125.0)(15.0(321)(23++=+++=S S S KS S S K K K s G闭环传递函数：)1(81478)(23k s s s ks +++=φ闭环特征方程：0)1(8147)(23=++++=k s s s s D实际速度预期速度劳斯表：)1(87890)1(87141023k s ks k s s +-+ 由劳斯判断知：使闭环稳定的K 值范围：-1<K<11.25 （2）确定使t=4S 时的K 值及特征根。
由于44.4==ns t ξω （Δ=2%）可得1.1=n ξω，所以希望特征方程为：)2.2()2.2()2.2)(()2)((22232222=+++++=+++=+++nn n n n b s b s b s s s b s s b s ωωωωξω但实际闭环系统特征方程为：0)1(81473)(2=++++=k s s s s D比较希望方程与实际特征方程可得：142.272.22=+=+b b nω )1(82k b n+=ω 解得：b=4.8 85.1n ω K=1.05此时闭环特征方程跟为：0)42.32.2)(8.4(2=+++s s s 所以系统的特征根是： S 1,2=--1.1+-j1.49, S 3=-4.8用MATLAB 验证： 系统的特征根为：P 1.2 =-1.1035+-j1.4816 P 3 =-4.7929 绘出的单位阶跃响应曲线如图，并可测得：超调量σ%=8.78%，调节时间t 3 =3.44s （Δ=2%）>> T1=0.5;T3=1;T4=0.25;K=1.05; >> num1=[K];den1=[T1 1];>> num2=[1];den2=[T3*T4 T3+T4 1]; >> [numc,denc]=series(num1,den1,num2,den2); >> [num,den]=cloop(numc,denc) num =0 0 0 1.0500den =0.1250 0.8750 1.7500 2.0500>> roots(den)ans =-4.7929 + 0.0000i-1.1035 + 1.4846i-1.1035 - 1.4846i>> t=0:0.01:10;>> figure>> step(num,den,t);>> grid5-18.在脑外科，眼外科等手术中，患者肌肉的无意识运动可能会导致灾难性后果。
华南理工第一学期自动控制原理平时作业
1． 试将下列系统的结构图化简（本题10分）（说明：本题考查对 第二章第三节 系统结构图化简及等效变换的掌握程度，该类题目有两种求解方法。
第一种求解方法可参见课本44~47页的例题2-11、2-12、2-13等。
第二种方法可利用46页公式2-82，两种方法结果一样。
）R(s)C(s)+——答：化简如下：2. 已知单位反馈系统的开环传递函数如下，试确定使系统稳定的开环放大系数K 的取值范围。
（本题10分）()(2)(4)=++K KG s s s s（说明：本题考查对 第三章第一节 劳斯稳定判据的理解和应用，可参见课本67页例题3-6。
一样的求解思路）3.已知单位负反馈系统开环传递函数()10()++（s 4）5s 1=G s s 。
（本题20分） 1）试判断该系统属于几型系统。
2）系统的开环放大系数K 是多少？ 3）试判断该系统是否稳定。
4）试求在输入信号2()2+4+5=r t t t 作用下，系统的稳态误差是多少。
（说明：本题考查对第三章第六节 稳态误差相关知识的理解和计算。
可参见课本105页表3-6的总结及例题3-16。
）答：(1) 由系统开环函数可知系统为Ⅰ型系统(2) 由 G （s ）= )15)(125.0(5.2)15)(4(s10++=++s s s s s 可知向前积分环节有一个，系统是Ⅰ型系统，且开环放大系数K= 2.5。
4. 某二阶系统的结构图如图(a)所示，该系统的单位阶跃响应如图(b)所示。
（本题20分）1）试计算该系统的性能指标：稳态值、超调量； 2）试确定系统参数K 1，K 2和a 。
答：1）由系统的单位阶跃响应曲线（图b ）可以得出⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=-===∞%33334%1.0t 3）（σp C2）由图a 可知系统闭环传递函数：22221221)s （2Wn WnS s Wn k k as s k k ++=++=Φξ （A ）由⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧===-=--%3.33%1.0.1t 21/2ξξπσξπe Wn p 联立解得⎩⎨⎧==28.33n 33.0W ξ将以上参数代入式（A ）可得⎪⎩⎪⎨⎧====2221108k 21Wn a Wn ξ又因为3l i m1.l i m ）（212210)(0==++=Φ=∞→→k k as s k k sS C s s s最后得出系统参数k1 =1108 ，k2 =3，a =225.已知某系统的开环传递函数为：()200()1214=⎛⎫++ ⎪⎝⎭G s s s （本题10分）1）试求解系统的转折频率；低频渐近线斜率等参数；2）绘制系统的对数幅频特性图；要求标明转折频率及斜率，幅值等必要数据。
自动控制原理典型习题含答案
自动控制原理习题 一、(20分) 试用结构图等效化简求下图所示系统的传递函数)()(s R s C 。
解：所以：32132213211)()(G G G G G G G G G G s R s C +++= 二．（10分）已知系统特征方程为06363234=++++s s s s ，判断该系统的稳定性，若闭环系统不稳定，指出在s 平面右半部的极点个数。
(要有劳斯计算表)解：劳斯计算表首列系数变号2次，S 平面右半部有2个闭环极点，系统不稳定。
三．（20分）如图所示的单位反馈随动系统，K=16s -1,T=,试求：（1）特征参数n ωξ，； （2）计算σ%和t s ;（3）若要求σ%=16%，当T 不变时K 应当取何值解：（1）求出系统的闭环传递函数为：因此有：（2） %44%100e %2-1-=⨯=ζζπσ（3）为了使σ%=16%，由式可得5.0=ζ，当T 不变时，有：四．（15分）已知系统如下图所示，1．画出系统根轨迹（关键点要标明）。
2．求使系统稳定的K 值范围，及临界状态下的振荡频率。
解① 3n =，1,2,30P =，1,22,1m Z j ==-±，1n m -=②渐进线1条π ③入射角同理 2ϕ2135sr α=-︒ ④与虚轴交点，特方 32220s Ks Ks +++=，ωj s =代入222K K-0=1K ⇒=，s = 所以当1K >时系统稳定，临界状态下的震荡频率为ω。
五．（20分）某最小相角系统的开环对数幅频特性如下图所示。
要求（1） 写出系统开环传递函数；（2） 利用相角裕度判断系统的稳定性；（3） 将其对数幅频特性向右平移十倍频程，试讨论对系统性能的影响。
解（1）由题图可以写出系统开环传递函数如下：（2）系统的开环相频特性为截止频率 1101.0=⨯=c ω相角裕度：︒=+︒=85.2)(180c ωϕγ故系统稳定。
（3）将其对数幅频特性向右平移十倍频程后，可得系统新的开环传递函数其截止频率 10101==c c ωω而相角裕度 ︒=+︒=85.2)(18011c ωϕγγ=故系统稳定性不变。
大工春《自动控制原理》在线作业
大工11春《自动控制原理》在线作业1一、单选题（共10 道试题，共50 分。
）1. 判定一个系统是否稳定有多种方法，其中不包括()。
A. 劳斯判据法B. 奈奎斯特判据法C. 李雅普诺夫第二方法D. 信号流图法2. 当二阶系统为()响应时，系统的特征根为共轭虚根。
A. 欠阻尼B. 过阻尼C. 无阻尼D. 临界阻尼3. 若系统劳斯阵列表的第k行所有系数()，则系统要么不稳定，要么处于临界稳定状态。
A. 均为零B. 均为1C. 不为零D. 恒定4. 测速发电机属于()。
A. 比例环节B. 惯性环节C. 积分环节D. 振荡环节5. 下列哪种输入信号属于斜坡函数()。
A. 突然转换B. 突然合闸C. 负荷突变D. 数控机床加工斜面的进给指令6. 电枢控制的直流电动机属于()。
A. 一阶系统B. 二阶系统C. 三阶系统D. 四阶系统7. ()是经典控制理论中最基本也是最重要的概念。
A. 传递函数B. 频率法C. 根轨迹法D. 微分方程8. ()又称为参考输入。
A. 给定值B. 被控量C. 反馈通道D. 前向通道9. 高阶系统找到一对()就可近似地当作二阶系统来分析。
A. 主导零点B. 主导极点C. 共轭复数主导极点D. 共轭实数主导极点10. 用()建立模型时，是通过系统本身机理的分析确定模型的结构和参数，从理论上推导出系统的数学模型。
A. 数学法B. 差分法C. 演绎法D. 归纳法二、判断题（共10 道试题，共50 分。
）1. 如果系统受到扰动，偏离了平衡点，但当扰动消失后，能回到原平衡点，称这个系统是稳定的。
B. 正确2. 一般对有超调的系统常定义响应曲线的上升时间从稳态值10%-90%所需时间。
A. 错误3. 传递函数的零点、极点分布图表征了系统的动态性能。
B. 正确4. 过阻尼系统反应迟钝，动作缓慢，所以一般控制系统都不设计成过阻尼系统。
B. 正确5. 前向通路的各增益乘积称为前向通路增益。
B. 正确6. 静态条件是指变量的各阶导数为零。
自动控制原理作业及答案.
j (1
15 j 2)(1
j
6)
A constant gain K=15 20lg K 23.5dB A pole at origin slope: -20dB/dec A pole at ω=2 slope: -20dB/dec A pole at ω=6 slope: -20dB/dec
③ A pole at ω= 2
slope: -20dB/dec
④ A zero at ω= 3
slope: 20dB/dec
⑤ A pole at ω= 4
slope: -20dB/dec
⑥ A zero at ω= 5
《自动控制原理》
slope: 20dB/dec
第五章 控制系统的频域分析
(1) Logarithm magnitude frequency characteristic Asymptote
101
/ rad / sec
第五章 控制系统的频域分析
2. A control system has an open-loop transfer function G(s)H (s) (s 3)(s 5) s(s 2)(s 4)
Sketch Bode diagram of the system.
6)
15
《自动控制原理》
K1 15 Select K1 15
第五章 控制系统的频域分析
(2) Draw the Bode plot of K1GH0( j) , and evaluate c0 , pm0 and GM0 .
K1GH0( j)
K1G0( j)
180 j( j 2)( j 6)
自动控制原理作业
自控作业：
设三阶系统闭环传递函数为，()
8
1066
55232+++++=
Φs s s s
s
s ，试确定其阶跃响应。
解：在simulink 中仿真结构图如图：
阶跃响应如图：
若使一闭环极点靠近虚轴，即)
22)(5.0(2+++=Φs s s s ，之后又使闭环传递函数的零点位置，
即：)
22)(4()3)(1(102+++++=
Φs s s s s s ，可得到不同的阶跃响应，如图：
而当零点位置越靠近原地，上升时间越短，但超调量增大。
而且稳定调整时间要大些。
根轨迹分析：
分析时设置调节时间：2s
超调量：<5％
根轨迹
阶跃响应曲线：
分析：通过设定调节时间和超调量，然后加入一个零点，通过移动零点的位置，可以让系统的超调量和稳定时间达到要求。
自动控制原理作业题 (后附答案)
自动控制原理作业题第一章基本概念一、简答题1 简述自动控制的基本概念2 简述自动控制系统的基本组成3 简述控制系统的基本控制过程4 简述自动控制系统的基本分类5 试比较开环控制和闭环控制的特点6 简述自动控制系统的性能评价指标二、分析计算题1 液位自动控制系统如图所示。
试分析该系统工作原理，画出系统原理框图，指出被控对象、被控参量和控制量2 发动机电压调节系统如图所示，试分析其工作原理，画出系统原理框图，指出其特点。
3液面控制系统如图所示。
试分析该系统的工作原理，指出系统中的干扰量、被控制量及被控制对象，并画出系统的方框图。
4控制系统如图所示。
简述该系统的工作原理，说明该系统的给定值、被控制量和干扰量，并画出该系统的方块图。
图1-7发电机-电动机调速系统操纵电位计发电机伺服电机减速器负载Θr给定值Ur 前置放大器功放执行元件被控量Wm这是一个开环控制的例子+E-EΘrUr操纵电位计R1R2R3R4放大器直流发电机伺服电机Wd Wm发电机-电动机调速系统减速器负载5火炮随动控制系统如图所示。
简述该系统的工作原理，并画出该系统的原理框图。
第二章 线性控制系统的数学模型一、简答题1 简述建立控制系统数学模型的方法及其数学表示形式2 简述建立微分方程的步骤3 简述传递函数的基本概念及其特点4 给出组成控制系统典型基本环节二、分析计算题1 有源电网络如图所示，输入量为)(1t u ，输出量为)(2t u ，试确定该电网络的传递函数2 电枢控制式直流电动机原理图如图所示，输入量为)(1t e ，输出量为)(t o ，试确定其微分方程。
图中，电动机电枢输入电压；电动机输出转角；电枢绕组的电阻；电枢绕组的电感；流过电枢绕组的电流；电动机感应电势；电动机转矩；电动机及负载这和到电动机轴上的转动惯量；电动机及负载这和到电动机轴上的粘性摩擦系数。
3 某RC 电路网络原理图如图所示，电压()i u t 为输入量，()o u t 为输出量，试画出其方块图，并求其传递函数。
自动控制原理作业
⾃动控制原理作业⾃动控制原理作业1、下图是仓库⼤门⾃动控制系统原理⽰意图。
试说明系统⾃动控制⼤门开、闭的⼯作原理，并画出系统⽅框图。
2、下图为⼯业炉温⾃动控制系统的⼯作原理图。
分析系统的⼯作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统⽅框图。
3、⽤离⼼调速器的蒸汽机转速控制系统如图所⽰。
其⼯作原理是：当蒸汽机带动负载转动的同时，通过圆锥齿轮带动⼀对飞锤作⽔平旋转。
飞锤通过铰链可带动套筒上下滑动，套筒内装有平衡弹簧，套筒上下滑动时可拨动杠杆，杠杆另⼀端通过连杆调节供汽阀门的开度。
在蒸汽机正常运⾏时，飞锤旋转所产⽣的离⼼⼒与弹簧的反弹⼒相平衡，套筒保持某个⾼度，使阀门处于⼀个平衡位置。
如果由于负载增⼤使蒸汽机转速ω下降，则飞锤因离⼼⼒减⼩⽽使套筒向下滑动，并通过杠杆增⼤供汽阀门的开度，从⽽使蒸汽机的转速回升。
同理，如果由于负载减⼩使蒸汽机的转速ω增加，则飞锤因离⼼⼒增加⽽使套筒上滑，并通过杠杆减⼩供汽阀门的开度，迫使蒸汽机转速回落。
这样，离⼼调速器就能⾃动地抵制负载变化对转速的影响，使蒸汽机的转速ω保持在某个期望值附近。
指出系统中的被控对象、被控量和给定量，画出系统的⽅框图。
4、电压调节系统如图所⽰：分析系统的⼯作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统⽅框图。
5、下图为函数记录仪函数记录仪是⼀种通⽤记录仪,它可以在直⾓坐标上⾃动描绘两个电量的函数关系。
同时,记录仪还带有⾛纸机构,⽤以描绘⼀个电量对时间的函数关系。
请说明其组成、⼯作原理。
并画出系统⽅框图。
6、下图为⽕炮⽅位⾓控制系统原理图，请说明其⼯作原理，并画出系统⽅框图。
7、试⽤梅逊公式法化简下⾯动态结构图，求如图所⽰系统的传递函数)()(s R s C 。
8、试⽤梅逊公式法求如图所⽰系统的传递函数)()(s R s C 。
9、⽅框图如图所⽰，⽤梅逊公式化简⽅框图求)()(s R s C 。
10、已知系统⽅程组如下：=-=-=--=)()()()()]()()([)()]()()()[()()()]()()[()()()(3435233612287111s X s G s C s G s G s C s X s X s X s G s X s G s X s C s G s G s G s R s G s X 试绘制系统结构图，并求闭环传递函数)() (s R s C 。
自动控制原理大作业完成版
一、 设计任务书设计任务是考虑到飞机的姿态控制问题，姿态控制转换简化模型如图所示，当飞机以4倍音速在100000英尺高空飞行，姿态控制系统的参数分别为：4,0.1,0.1,0.111====a a aK ωεωτ设计一个校正网络(),s G c 使系统的阶跃响应超调量小于5%，调节时间小于5s （按2%准则）2、计算机辅助设计（1）simulink仿真框图Simulink仿真框图双击scope显示图像，观察阶跃相应是否达到指标放大图像观察超调量为s t s p 7.4%,3==σ满足要求（2）绘制bode 图校正前的bode图校正后的bode图（3）绘制阶跃相应曲线校正前的阶跃相应曲线校正后的阶跃相应曲线三、校正装置电路图前面为放大装置放大25倍，后面为超前补偿电路，它自身的K 为0.1，相乘之后为指标中的2.5，校正装置电路完成160)16(5.2++=s s G c 。
四、设计结论设计的补偿网络为160)16(5.2++=s s G c 。
经过仿真得出超调量为s t s p 7.4%,3==σ满足要求。
五、设计后的心得体会实际的控制系统和我们在书中看到的标准系统差别很大，参数的要求比书中要求相对要苛刻，在设计校正网络的过程中，遇到很多困难超前滞后用根轨迹法无法求出，只能用simulink 画出仿真框图，通过经过一定的计算大概确定某些参数，通过不断地尝试修改，才能最终得到满足指标要求的阶跃相应曲线，很多时候现实中的参数没有书中的参数给的那么简单，会遇到很多难以想象的复杂状况，所以我们学习控制原理关键是学习怎么处理，如何应用好软件来配合完成系统的设计，现代控制理论不能单纯的通过简单的计算得出结论的，需要我们熟练运用软件来辅助设计，这样我们才能设计好一个校正网络。
附录：绘制bode图程序：g1=tf(16*[1.1],[1,2,16,0]);margin(g1)g2=tf(400*[1,7,6],[1,62,136,960,0]); margin(g2)绘制阶跃相应程序g1=tf(16*[1.1],[1,2,16,0]);h=tf([1],[1]);gc1=feedback(g1,h);t=0:0.01:10;step(gc1,t);gridg2=tf(400*[1,7,6],[1,62,136,960,0]); h=tf([1],[1]);gc2=feedback(g2,h);t=0:0.01:10;step(gc2,t);grid。
自动控制原理作业
在线作业一、单选题1. 一个系统中如果有(D)，对系统的稳定性不利。
A. 惯性环节B. 积分环节C. 振荡环节D. 延滞环节2. 对(D)来说，其职能是产生控制量，直接推动被控对象的被控量发生变化。
A. 测量装置B. 比较装置C. 计算装置D. 执行装置3. 如果系统输入大部分是随时间逐渐增加的信号时，则通常选用(B)作为实验信号。
A. 阶跃函数B. 斜坡函数C. 抛物线函数D. 脉冲函数4. 在实际情况中，微分环节由理想微分环节和(B)组成。
A. 比例环节B. 惯性环节C. 积分环节D. 振荡环节5. 当阻尼比等于1时，系统处于(D)情况。
A. 无阻尼B. 过阻尼C. 负阻尼D. 临界阻尼6. 对系统的瞬态响应进行分析，可以考查系统的(C)。
A. 稳定性B. 动态性能C. 稳定性和动态性能D. 稳定性和稳态误差7. 下列参数里， (B)反映的是系统响应的快速性。
A. 峰值时间B. 调节时间C. 延滞时间D. 上升时间8. 对于线性系统的动态性能指标来说，输出响应(B)。
A. 不变B. 越快越好C. 越慢越好D. 不能确定9. 两个或两个以上的方框具有同一个输入，而以各方框输出的代数和作为总输出，这种结构称为(B)。
A. 串联连接B. 并联连接C. 前馈连接D. 反馈连接10. PI调节器又被称为(A)。
A. 比例-积分调节器B. 比例-微分调节器C. 积分调节器D. 微分调节器1. 实轴上属于根轨迹的部分，其右边开环零点与极点的个数之和为(A)。
A. 奇数B. 偶数C. 零D. 正数2. 根轨迹的分支数等于对应特征方程的阶次，即(C)。
A. 开环零点数mB. 开环极点数nC. 开环零点数m和开环极点数n中的较大者D. 开环零点数m和开环极点数n中的较小者3. 比例环节的相频特性是(A)。
A. 0°B. 60°C. 90°D. 180°4. 幅值比随(B)变化的特性被称为幅频特性。
自动控制原理大作业
第1章绪论一、例题[例1]线性系统的建模仿真:①开环控制系统；②闭环控制系统。
解①开环控制系统运行后可得下图：54321-1-2-3-4-5②闭环控制系统运行后得下图：[例2]非线性系统的建模仿真:①开环控制系统；②闭环控制系统。
、解①开环控制系统运行后得下图：-5-4-3-2-112345②闭环控制系统运行后得下图：二、仿真下图为在Simulink工具里面的搭建的仿真模块，实现控制的稳定性。
图1.1 控制系统结构模型图对模型中的数据进行合理的设计，运行图形如下：图1.2 控制系统结构波形图分析：由图示结果看出较为稳定，超调量小，调节时间也很短。
在t=0.2s 时基本达到稳定。
第2章 自动控制系统的数学模型一、例题[例12] 两个子系统为 13()4G s s =+ 2224()23s G s s s +=++ 将两个系统按并联方式连接，可输入： num1=3;den1=[1,4]; num2=[2,4];den2=[1,2,3];[num,den]=parallel(num1,den1,num2,den2) 则得num =0 5 18 25 den =1 6 11 12因此 2123251825()()()61112s s G s G s G s s s s ++=+=+++[例13] 两个子系统为22251()23s s G s s s ++=++ 5(2)()10s H s s +=+将两个系统按反馈方式连接，可输入 numg=[2 5 1];deng=[1 2 3]; numh=[5 10]; denh=[1 10];[num,den]=feedback(numg,deng,numh,denh) 则得num =2 25 51 10 den =11 57 78 40 因此闭环系统的传递函数为3232()2255110()()11577840c num s s s s G s den s s s s +++==+++二、仿真系统1为：，系统2 为求按串联、并联、正反馈、负反馈连接时的系统状态方程及系统1按单位负反馈连接时的状态方程。
【免费下载】版自动控制原理作业题
东北农业大学网络教育学院自动控制原理作业题作业题（一）一、控制系统如图所示。
简述该系统的工作原理，说明该系统的给定值、被控制量和干扰量，并画出该系统的方块图。
¼1-7·¢µç»ú-µç¶¯»úµ÷ËÙϵͳÁ¿+E-E¦¨ ·¢µç»ú-µç¶¯»úµ÷ËÙϵͳ二、求有源网络的传递函数。
三、单位反馈控制系统的开环传递函数为，)1)(1()(2+++=cs bs as s Ks G 求：1）位置误差系数，速度误差系数和加速度误差系数；2）当参考输入为时，系统的稳态误差。
2)(1t t t ，，四、已知某一控制系统如图所示，其中为PID 控制器，它的传递函数为，要求校)(s G c s K sK K s G d ip c ++=)(正后系统的闭环极点为和-100，确定PID 控制器的参数。
1010j ±-d i p K K K 和,五、已知某一单位反馈控制系统如图所示。
设计一串联校正装置，使校正后的系统同时满足下列性能指标)(s G c 要求： 跟踪输入时的稳态误差为0.1； 相位裕度为221)(t tr =︒=45γ六、已知负反馈控制系统的开环传递函数为)2)(1()()(++=s s s ks H s G 试绘制控制系统的根轨迹，并依此分析系统的稳定性，计算ξ=0.5时系统的动态性能。
作业题（二）一、控制系统如图所示，输入信号为。
要求系统输出响应的稳态误差为0，试确定K d 的值。
自动控制原理大作业
一，滤波电路原理分析波的基本概念滤波是信号处理中的一个重要概念。
滤波分经典滤波和现代滤波。
经典滤波的概念，是根据富立叶分析和变换提出的一个工程概念。
根据高等数学理论，任何一个满足一定条件的信号，都可以被看成是由无限个正弦波叠加而成。
换句话说，就是工程信号是不同频率的正弦波线性叠加而成的，组成信号的不同频率的正弦波叫做信号的频率成分或叫做谐波成分。
只允许一定频率范围内的信号成分正常通过，而阻止另一部分频率成分通过的电路，叫做经典滤波器或滤波电路。
实际上，任何一个电子系统都具有自己的频带宽度（对信号最高频率的限制），频率特性反映出了电子系统的这个基本特点。
而滤波器，则是根据电路参数对电路频带宽度的影响而设计出来的工程应用电路。
用模拟电子电路对模拟信号进行滤波，其基本原理就是利用电路的频率特性实现对信号中频率成分的选择。
根据频率滤波时，是把信号看成是由不同频率正弦波叠加而成的模拟信号，通过选择不同的频率成分来实现信号滤波。
当允许信号中较高频率的成分通过滤波器时，这种滤波器叫做高通滤波器。
当允许信号中较低频率的成分通过滤波器时，这种滤波器叫做低通滤波器。
当只允许信号中某个频率范围内的成分通过滤波器时，这种滤波器叫做带通滤波器。
理想滤波器的行为特性通常用幅度-频率特性图描述，也叫做滤波器电路的幅频特性。
理想滤波器的幅频特性如图所示。
图中，w1和w2叫做滤波器的截止频率。
滤波器频率响应特性的幅频特性图对于滤波器，增益幅度不为零的频率范围叫做通频带，简称通带，增益幅度为零的频率范围叫做阻带。
例如对于LP，从-w1当w1之间，叫做LP的通带，其他频率部分叫做阻带。
通带所表示的是能够通过滤波器而不会产生衰减的信号频率成分，阻带所表示的是被滤波器衰减掉的信号频率成分。
通带内信号所获得的增益，叫做通带增益，阻带中信号所得到的衰减，叫做阻带衰减。
在工程实际中，一般使用dB作为滤波器的幅度增益单位。
低通滤波器低通滤波器的基本电路特点是，只允许低于截止频率的信号通过。
西南交大网络教育学院《自动控制原理A》作业
自动控制原理第1次作业，注释如下：一、不定项选择题(有不定个选项正确，共4道小题)1. 自动控制的基本控制方式包括: [不选全或者选错，不算完成](A) 开环控制(B) 闭环控制(C) 复合控制(D) 手动控制你选择的答案： [前面作业中已经做正确] [正确]正确答案：A B C解答参考：2. 以下不属于闭环控制系统的特点是: [不选全或者选错，不算完成](A) 采用了反馈(B) 系统的响应对扰动不敏感(C) 构造简单(D) 存在稳定性问题你选择的答案： [前面作业中已经做正确] [正确]正确答案：C解答参考：3. 闭环控制系统中，测量元件的输入信号是该控制系统的：[不选全或者选错，不算完成](A) 输入信号(B) 输出信号(C) 偏差信号(D) 反馈信号你选择的答案： B [正确]正确答案：B解答参考：4. 自动控制系统按输入特征分类，可分为: [不选全或者选错，不算完成](A) 恒值系统和随动系统(B) 线性系统和非线性系统(C) 连续系统和离散系统(D) 单输入单输出系统和多输入多输出系统你选择的答案： A [正确]正确答案：A解答参考：二、主观题(共4道小题)5. 对控制系统的基本要求主要包括稳、准、和快。
6. 自动控制系统的偏差是指系统的输入信号和反馈信号的差值。
7. 简述反馈控制系统的工作原理。
反馈控制系统的工作原理是：反馈控制系统利用反馈将系统的输出量通过测量元件返回到输入端，与给定输入相比较得到偏差信号。
偏差信号经过控制器产生控制作用，控制作用使得偏差减少或消除，保证系统的输出量按给定输入的要求变化。
8.直流电动机转速控制系统如下图，简述其工作原理，并说明系统中的输入量、输出量、控制器、执行机构、测量元件以及该系统采用何种控制方式？工作原理：输入端输入期望的转台速度（实际上是设置一定的电压），实际的转台速度通过转速计（测量元件）转换成与转轴转速成比例的电压信号返回输入端与设置的电压相比较。
自动控制原理大作业报告
背景：卫星通讯具有通讯距离远、覆盖范围大、通讯方式灵活、质量高、容量大、组网迅速基本不受地理和自然环境限制等一系列优点。
近来，采用小口径天线的车载卫星天线得到越来越广泛的应用。
系统采用8052单片机，对步进电动机运转和锁定进行有效控制。
在我做的大作业中选取了其中自动控制的部分进行分析和校正。
系统的提出：天线方位角位置随动系统建摸系统的原理图如图所示。
系统的任务是使输出的天线方位角θ0(t)跟踪输入方位角θi(t)的变化，试建立该系统的数学模型。
系统的参数值如下：电源电压V=10v；功率放大器的增益和时间常数K1=1，T1=0.01s；伺服电动机的电枢回路电阻Rd =8Ω，转动惯量Ja=0.02Kg m2，粘性摩擦系数f a=0.01N m s/rad，反电势系数C e=0.5V s/rad，转矩系数C m=0.5N m/A；减速器各齿轮的齿数为Z1=25，Z2= Z3=250；负载端的转动惯量JL=1 Kg m2粘性摩擦系数fL=1N m s/rad。
预定目标：阶跃响应的稳态误差为0，斜坡响应的稳态误差小于5%，阶跃响应的超调量小于25%，调节时间小于0.5s解：采用组合系统建摸法，根据原理图可以将系统划分为六个环节：输入电位器，差分放大器，功率放大器，电动机，减速器和输出电位器。
首先建立各个环节的数学模型，然后将它们组合起来则可得系统的数学摸型。
1环节的数学模型(1) 输入电位器与输出电位器由于输入电位器与输出电位器的线路和电位器的结构均相同，故这两个环节的传递函数是一样的。
对电位器环节的输出电压与输入角位移的特性进行线性化处理则可视其为一比例环节。
由图可知；当动触头位于电位器中心时其输出电压为零；朝前或朝后转动5圈其输出电压变化均为10V。
于是可得它们的传递函数为(2) 差分放大器与功率放大器放大器通常工作在放大状态，可不考虑饱和的影响。
差分放大器的时间常数比起功率放大器以及系统的其他环节的时间常数要小得多，可以忽视不计。
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自动控制原理作业1、下图是仓库大门自动控制系统原理示意图。
试说明系统自动控制大门开、闭的工作原理，并画出系统方框图。
2、下图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。
分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。
3、用离心调速器的蒸汽机转速控制系统如图所示。
其工作原理是：当蒸汽机带动负载转动的同时，通过圆锥齿轮带动一对飞锤作水平旋转。
飞锤通过铰链可带动套筒上下滑动，套筒内装有平衡弹簧，套筒上下滑动时可拨动杠杆，杠杆另一端通过连杆调节供汽阀门的开度。
在蒸汽机正常运行时，飞锤旋转所产生的离心力与弹簧的反弹力相平衡，套筒保持某个高度，使阀门处于一个平衡位置。
如果由于负载增大使蒸汽机转速ω下降，则飞锤因离心力减小而使套筒向下滑动，并通过杠杆增大供汽阀门的开度，从而使蒸汽机的转速回升。
同理，如果由于负载减小使蒸汽机的转速ω增加，则飞锤因离心力增加而使套筒上滑，并通过杠杆减小供汽阀门的开度，迫使蒸汽机转速回落。
这样，离心调速器就能自动地抵制负载变化对转速的影响，使蒸汽机的转速ω保持在某个期望值附近。
指出系统中的被控对象、被控量和给定量，画出系统的方框图。
4、电压调节系统如图所示：分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。
5、下图为函数记录仪函数记录仪是一种通用记录仪,它可以在直角坐标上自动描绘两个电量的函数关系。
同时,记录仪还带有走纸机构,用以描绘一个电量对时间的函数关系。
请说明其组成、工作原理。
并画出系统方框图。
6、下图为火炮方位角控制系统原理图，请说明其工作原理，并画出系统方框图。
7、试用梅逊公式法化简下面动态结构图，求如图所示系统的传递函数)()(s R s C 。
8、试用梅逊公式法求如图所示系统的传递函数)()(s R s C 。
9、方框图如图所示，用梅逊公式化简方框图求)()(s R s C 。
10、已知系统方程组如下：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-=-=--=)()()()()]()()([)()]()()()[()()()]()()[()()()(3435233612287111s X s G s C s G s G s C s X s X s X s G s X s G s X s C s G s G s G s R s G s X 试绘制系统结构图，并求闭环传递函数)()(s R s C 。
11、系统的微分方程如下：dt t dc dt t c d t x K t n K t x t x t x dtt dx Tt x t x t x t x K t x t n t c t r t x )()()()()()()()()()()()()()()()()(225322453452311211+=-==-==+-=式中1K 、2K 、3K 、T 为常数，)(t r 为指令，1n 、2n 为干扰，)(t c 为被控量。
试建立系统的动态结构图，并分别求传递函数)()(s R s C 、)()(1s N s C 、)()(2s N s C 。
12、求如图所示方框图的传递函数)()(s R s C 和)()(s E s C 。
13、某控制系统的方框图如图所示，试求 (1)该系统的开环传函)(s G k 、闭环传函)()(s R s C 和误差传函)()(s R s E 。
(2)若保证阻尼比ξ=0.7和响应单位斜坡函数的稳态误差为ss e =0.25,求系统参数K 、τ。
14. 控制系统方块图如图所示：（1）当a =0时，求系统的阻尼比ξ，无阻尼自振频率n ω和单位斜坡函数输入时的稳态误差；（2）当ξ=0.7时，试确定系统中的a 值和单位斜坡函数输入时系统的稳态误差。
15. 设单位反馈系统的开环传递函数为)61)(31()(s s s K s G ++=若要求闭环特征方程的根的实部均小于-1，问K 值应取在什么范围？16、典型二阶系统的单位阶跃响应曲线如图二所示，试确定系统的闭环传递函数。
17、单位负反馈系统的开环传递函数为2()(40100)aK G s s s s ξ=++ （1）试确定使系统稳定的开环增益K 、阻尼比ξ的范围。
（2）若2=ξ，并保证系统的极点全部位于1-=s 的左侧，试确定此时的开环增益K 的范围。
18、已知系统的结构图如图所示：（1）当0=f K 、10=a K 时，试确定系统的阻尼比ξ、固有频率n ω和单位斜坡输入时系统的稳态误差。
（2）若使6.0=ξ，单位斜坡输入下系统的稳态误差2.0=ss e ，试确定系统中f K 的值，此时放大系数a K 应为何值。
19、设单位反馈系统的开环传递函数为)104.0()(+=s s Ks G ，要求系统响应单位匀速信号的稳态误差%1≤ss e 及相角裕度 45≥γ，试确定串联迟后校正环节的传递函数。
20、已知单位反馈系统的开环传递函数为)(s G =)11.0(200+s s试设计串联校正环节，使系统的相角裕度不小于︒45，剪切频率不低于50s rad /。
21(R（f（2）计算静态位置误差系数、静态速度误差系数和静态加速度误差系数，并说明内反馈s K f 的存在对系统稳态误差的影响。
22、单位反馈系统的开环对数幅频特性曲线)(0ωL 如图所示，采用串联校正，校正装置的传递函数 ⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=110013.011013)(s s s s s G c开环对数幅频特性曲线（1）写出校正前系统的传递函数)(0s G ；（2）在上图中绘制校正后系统的对数幅频特性曲线)(ωL ； （3）求校正后系统的截止频率c ω和相角裕度γ。
23、某系统的开环对数幅频特性如图所示，其中虚线表示校正前的，实线表示校正后的。
要求:（1）确定所用的是何种串联校正方式，写出校正装置的传递函数)(s G c ； （2）确定使校正后系统稳定的开环增益范围；（3）当开环增益1=K 时，求校正后系统的相角裕度γ和幅值裕度h 。
24、已知系统结构如图所示，采样周期s T 2.0=。
求系统稳定时K 的取值范围。
R )(s C25、离散系统结构图如下图所示，采样周期1=T 。
（1）写出系统开环脉冲传递函数)(z G ； （2）确定使系统稳定的K 值范围； 26、试求)2)(1()3()(+++=s s s s s E 的z 变换。
27、已知单位反馈系统的开环传递函数为)(s G =)11.0(200+s s试设计串联校正环节，使系统的相角裕度不小于︒45，剪切频率不低于50s rad /。
28、设单位反馈系统的开环传递函数为)104.0()(+=s s Ks G ，要求系统响应单位匀速信号的稳态误差%1≤ss e 及相角裕度 45≥γ，试确定串联迟后校正环节的传递函数。
29、系统不可变部分的传递函数为：)12.0)(11.0()(0++=s s s K s G v要求满足性能指标：（1） 系统型别1=v（2） 开环增益125-=s K v （3） 剪切频率s rad c /5.2=ω（4） 相角裕度040≥γ试确定合适的校正环节30、某最小相角系统的开环对数幅频特性如下图所示。
要求:1、写出系统开环传递函数；2、利用相角裕度判断系统的稳定性；3、将其对数幅频特性向右平移十倍频程，试讨论对系统性能的影响。
31、一单位负反馈系统开环对数幅频渐进线如图所示，要求： （1）写出系统的开环传递函数； （2）判定闭环系统的稳定性；（3）如果输入信号t t r =)(时，求系统在输入信号作用下的稳态误差ss e 。
dB L32、已知最小相位系统的开环传递函数Bode 图的对数幅频特性如图所示，试求该系统开环传递函数。
dB L /)(ω33、已知最小相位系统Bode 图的渐近幅频特性如图所示，求该系统的开环传递函数。
34、某系统的结构图和Nyquist 图如图(a)和(b)所示，图中2)1(1)(+=s s s G 23)1()(+=s s s H试判断闭环系统稳定性，并决定闭环特征方程正实部根的个数。
35、设某控制系统的开环传递函数为)()(s H s G =)10016()12.0(752+++s s s s 试绘制该系统的Bode 图，并确定剪切频率c ω的值。
36、已知最小相位系统Bode 图的渐近幅频特性如下图所示，求该系统的开环传递函数。
37、已知最小相位开环系统的渐进对数幅频特性曲线如图3所示，试：（1）求取系统的开环传递函数（2）利用稳定裕度判断系统稳定性38、已知最小相位系统Bode 图如图3所示 ，试求系统传递函数。
39、已知单位负反馈系统的开环传递函数为)15.0)(1()(++=s s s K s G ，试用根轨迹法分析系统的稳定性，确定若系统稳定K 的取值范围。
40、单位反馈系统的开环传递函数为 )174()1()12()(2-++=s s s K s G试绘制系统根轨迹，并确定使系统稳定的K 值范围。
41、单位反馈系统的开环传递函数为 2*)3()(+=s s K s G （1）绘制∞→=0*K 时的系统根轨迹（确定渐近线，分离点，与虚轴交点）；（2）确定使系统满足10<<ξ的开环增益K 的取值范围；（3）定性分析在10<<ξ范围内，K 增大时，s t ,00σ以及t t r =)(作用下ss e 的变化趋势（增加/减小/不变）。
42、设系统开环传递函数为*2()()(3)(22)K G s H s s s s s =+++试绘制闭环系统的概略根轨迹；并确定系统稳定时*K 的取值范围。
43、已知单位负反馈系统的开环传递函数为)15.0)(1()(++=s s s K s G ，试用根轨迹法分析系统的稳定性，若主导极点具有阻尼比5.0=ξ，求系统的性能指标%σ、s t 。
44、某单位负反馈系统的开环传递函数为：)22()()(2+++=s s s a s s G 45、如图所示的二阶系统中，1K 和2K 是两个待定参数。
为使闭环系统的阻尼比6.0=ξ，并且在输入信号t t r =)(的情况下稳态误差1.0=ss e ，求：1K 和2K 的值。
)(s45、已知单位负反馈系统的开环传递函数为 ()(0.11)(0.21)K G S s s s =++， 1、试求使系统稳定的K 值；2、若r(t) = 2t ＋2时，要求系统的稳态误差为0.5，问K 应取何值。