自控原理第六版答案

自控原理第六版答案
【篇一：自动控制原理第六章习题参考答案】
n6
g(s)??222
s(s?4s?6)s(s?2??ns?
?n)
2?n?6 ?n???n=4??
42?n
?
?0.816
k?1
所以，?c?1 20lgk?0
?(?c)??90??arctg?
?2??c/?n??2*0.816*1/2.45?
??90??arctg?? 22?2
?1?1/2.45??1??c/?n?
?2*0.816*1/2.45??0.666?
??90??arctg???90??arctg?????90??arctg0.79952
?1?1/2.45??0.833???90??38.64???128.64?
??180???(?c)?180??128.64??51.36?
50
403020100-10-20
-30-40
(2) ?1?1, ?2=1/0.2=5
?(?c)??90??arctg?
?2??c/?n???c???c?
?arctg?arctg???? 22?1??/??cn??1???2??
?1??1?
??128.64??arctg???arctg????128.64??45??11.31???94.95? ?1??5?
??180???(?c)?180??94.95??85.05?
50403020100-10-20
-30-40
6-5
(1)
g(s)?
10
s(0.5s?1)(0.1s?1)
??1, 20lgk=20lg10=20db
?1?1/0.5?2, ?2?1/0.1?10
?1?2 时，l(?1)?20?20(lg2?lg1)?20lg10?20lg2?20lg5?14db
?2?10 时，l(?2)?14?40(lg10?lg2)??13.96db
所以，?1??c??2
l(?1)?40(lg?c?lg2)?40(lg?c/2)?14db
?c?4.48
?(?c)??90??arctg0.5?c?arctg0.1?c??90??arctg2.24?arctg0.4 48
??90??65.94??24.13???180.07?
??180???(?c)?180??180.07???0.07?
50403020100-10-20-30-40
(2)
g(s)gc(s)?
10(0.33s?1)
s(0.5s?1)(0.1s?1)(0.033s?1)
??1, 20lgk=20lg10=20db
?1?1/0.5?2, ?2?1/0.33?3, ?3?1/0.1?10, ?4?1/0.033?30
?2?3 时，l(?1)?l(?2)?40(lg?2?lg?1)14?l(?2)?40(lg4.35?lg2)
l(?2)?7db
l(?3?10)?l(?2?3)??20(lg?3?lg?2)??3.37db
所以?2??c2??3
l(?2)?20(lg?c2?lg?2)?20(lg?c2/3)?7db
?c2?6.72
?(?c)??90??arctg0.5?c2?arctg0.1?c2?arctg0.33?c2?arctg0.03 3?c2
??90??arctg3.36?arctg0.672?arctg2.22?arctg0.222 ??90??73. 43??33.90??65.75??12.52???144.1?
?2?180???(?c2)?180??144.1??35.9?
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-30-40
校正环节为相位超前校正，校正后系统的相角裕量增加，系统又不稳定变为稳定，且有一定
的稳定裕度，降低系统响应的超调量；剪切频率增加，系统快速性提高；但是高频段增益提高，系统抑制噪声能力下降。

【篇二：自动控制原理第1章习题参考答案】
1-1 自动控制系统通常由哪些环节组成？它们在控制过程中担负什么
功能?
解:见教材p4-
1-2 试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点。

解:见教材p4-6
1-7 题1-7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
并画出系统原理方框
题1-7图仓库大门自动开闭控制系统原
解:
当合上开门开关时，电桥会测量出开门位置与开门实际位置间的偏
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
,系统原理方框如下图所示。

仓库大门控制系统原理方框图
1-8 电冰箱制冷系统工作原理如题1-8图所示。

试简述系统的工作原理，指出系统的被控对象、被控量和给定量，画出系统原理方框图。

题1-8图电冰箱制冷系统工作原理
1
解: 电冰箱制冷系统结构如下图
电冰箱制冷系统结构图
系统的控制任务是保持冰箱内温度tc等于给定温度tr。

冰箱体是被
控对象；箱内温度是被控量，希望的温度tr为给定量（由电位器的
输出电压ur对应给出）；继电器、压缩机、蒸发器、冷却器所组成
制冷循环系统起执行元件的作用。

温度控制器中的双金属温度传感器（测量元件）感受冰箱内的温度
并转换为电压信号uc，与控制器旋钮设定的电位器输出电压ur（对
应于希望温度tr）相比较，构成偏差电压?u?ur?uc（表征希望温度
与实际温度的偏差），控制继电器k。

当?u大到一定值时，继电器
接通，压缩机启动，将蒸发器中的高温低压制冷剂送往冷却器散热，降温后的低温低压制冷剂被压缩成低温高压液态进入蒸发器，急速
降压扩展成气体，吸收箱体内的热量，使箱体的温度下降；而高温
低压制冷剂又被吸入冷却器。

如此循环，使冰箱达到制冷的效果。

电冰箱控制系统的原理方框图如下图所示。

电冰箱控制系统的原理方框图
2
【篇三：自动控制原理第五、六章答案】
5-1 试求下图(a)、(b)网络的频率特性。

解（a)依图：
uc(s)
?ur(s)
r2
1r2?
1r1?
sc
r1
?
k1(?1s?1)t1s?1
r2?
k?1?r1?r2?? ??1?r1c?rrc?t1?12?r1?r2?
ga(j?)?
uc(j?)r2?j?r1r2ck(1?j?1?)
??1
ur(j?)r1?r2?j?r1r2c1?jt1?
(b)依图：
uc(s)
?ur(s)
r2?
11sc
?
?2s?1
t2s?1
r1?r2?
??2?r2c
?
t?(r?r)c12?2
gb(j?)?
uc(j?)1?j?r2c1?j?2?
??
ur(j?)1?j?(r1?r2)c1?jt2?
5-2 某系统结构图如图所示，试根据频率特性的物理意义，求下列输入信号作用时，系统的稳态输出cs(t)和稳态误差es(t)
2t （1） r(t)?sin
（2） r(t)?sin(t?30?)?2cos(2t?45?)
解系统闭环传递函数为：?(s)?1s?2
频率特性：?(j?)?
12??
j??2?4??2?j4??
2
幅频特性：?(j?)?
14??
2
相频特性：?(?)?arctan(
??
2
) 系统误差传递函数：?e(s)?
11?g(s)?s?1
s?2
,
则 ?e(j?)?
??24??2
,
?(j?)?arcta?n?arcta?
e2
)（1）当r(t)?sin2t时, ??2，rm=1 则 ?(j?)?2
??2?
1?0.35, ?(j2)?arctan(
)??45?2
?e(j?)??2?
?0.79,
?2)?2
e(j6
?18.4?
c?
sin(2t?45?
ss?rm?(j2)sin(2t??)?0.35) e?
ss?rm?e(j2)sin(2t??e)?0.79sin(2t?18.4) （2）当
r(t)?sin(t?30?)?2cos(2t?45?)时： ?
??1?1,??2?2,
?(j1)?
5
5
?0.45?(j1)??12
)??26.5?
??01e(j1)?
5
.63?e(j1)?3
)?18.4?
rm1?1rm2?2
cs(t)?rm?(j1)?sin[t?30???(j1)]?rm?(j2)?cos[2t?45???(j2)] ?0.4sin(t?3.4?)?0.7cos(2t?90?)
es(t)?rm?e(j1)?sin[t?30???e(j1)]?rm?e(j2)?cos[2t?45???e(j2)] ?0.63sin(t?48.4?)?1.58cos(2t?26.6?)
5-3 若系统单位阶跃响应如下，试求系统频率特性。

h(t)?1?1.8e?4t?0.8e?9t解 c(s)?
(t?0)
r(s)?
1 s
11.80.836???,ss?4s?9s(s?4)(s?9)
则
c(s)36
??(s)? r(s)(s?4)(s?9)
频率特性为?(j?)?
36
(j??4)(j??9)
5-4 已知系统开环传递函数g(s)?
k(?t2s?1)
； k,t1,t2?0
s(t1s?1)
当??1时，?g(j?)??180?，g(j?)?0.5；当输入为单位速度信号时，系统的稳态误差为1。

试写出系统开环频率特性表达式g(j?)。

解：依题意有：kv
?limsg(s)?k， essv?k?1，因此k?1。

s?0
?g(j1)??arctant2?90??arctant1??180?
arctant1?arctant2?arctan
t1?t2
?90?所以：t1t2?1
1?t1t2
?jt2?1
g(j1)??
?jt1?1
最终得：g(j?)?
t22?11
?联解得：t1?2，t2?0.5 2
t1?12
1?j0.5?
j?(1?j2?)
5-5 已知控制系统结构如图所示。

当输入r(t)?2sint时，系统的稳态输出
cs(t)?4sin(t?45?)。

试确定系统的参数?,?n。

解系统闭环传递函数为 ?(s)?
?
22
s?2??ns??n
2?n
22(?n??2)2?4?2?n
2
n
令 ?(j1)??
4?2 2
??(j1)??2??n
??45? 2
?n?1
联立求解可得
?n?1.244，??0.22。

5-6 已知系统开环传递函数g(s)h(s)?
10
2
s(2s?1)(s?0.5s?1)
试分别计算 ??0.5 和??2 时开环频率特性的幅值a(?)和相角?(?)。

解： g(j?)h(j?)?
10
2
j?(1?j2?)(1(???j0.5?)
a(
?)?
10
??(2?)
2
(1??)?(0.5?)
222
n??arcta?(?)??90??arcta2
0.5?
2
1??
计算可得： ?
?a(0.5)?17.8885
??(0.5)??153.435??a(2)?0.3835
?
??(2)??327.53?
5-7 绘制下列传递函数的幅相曲线： (1) (3)解 (1) g(s)?k/s (2)
g(s)?k/s2
g(s)?k/s3
)kk?j(??2
g(j)??e
j??
??0,(2)
g(j0)??；???,g(j?)?0
?
?(?)??幅频特性见图中曲线(a)。

2
g(j?)?
k(j?)2
?k
?2
e?j(?)
??0,g(j0)??；???,g(j?)?0
?(?)??? 幅频特性见图中曲线(b)。

(3)
kk?j(32?)
g(j?)??e
(j?)3?3
g(j0)?? g(j?)?0
??0, ???,
?(?)?
?3?
2
幅频特性见图中曲线(c)。

5-8 试绘制下列传递函数的幅相曲线。

(1) g(s)? 510(1?s)
(2) g(s)?
(2s?1)(8s?1)s2
解 (1)g(j?)?
5
(1?16?)?(10?)
22
2
?1?1?1
?g(j?)??tg2??tg8???tg
10?
1?16
?2。