自控原理习题答案(陈铁牛 版).doc

《自动控制原理》习题答案 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 全国高等专科教育自动化类专业规划教材  《自动控制原理》习题答案 主编：陈铁牛 机械工业出版社 第一章 习题答案 1-1 直 流 电 机 控 制 系 统 开 环 闭 环 工 作 原理 直流电机为控制对象，系统被控量为直流电机转速。在励磁电流和负载恒定的条件下，在滑动电位器确定的某一给定电压作用下，电机以一定的转速运转。 采用检测装置（测速发电机）检测输出量，并转换为相应反馈电压与给定电压比较，将偏差电压放大后用以控制电机使转速保持恒定。 特 点 在扰动作用下（如负载增加），电机转速变化，在无人干预情况下电机将偏离给定速度。 （系统只有输入量对输出量产生作用） 在扰动作用下（如负载增加），电机转速变化通过检测后进行反馈，用偏差电压控制电机消除转速偏差，保持转速恒定。 （通过反馈形成闭环，输出量参与控制） 自 动 控 制 系 统 开 环 系 统 闭 环 系 统 优点 系统结构和控制方式简单，成本低，应用广泛，适用干扰小的简易控制系统。 对系统偏差有很好的纠正作用，抗干扰能力强，控制精度高。 缺 点 在扰动作用下，系统无法实现自动补偿，控制精度无法保证。 系统结构复杂，构造困难，造价高，会引起系统不稳定。 1-2 1-3 闭环控制系统主要由被控对象，给定装置，比较、放大装置，执行装置，测量和变送装置，校正装置等组成。 被控对象：指要进行控制的设备和过程。给定装置：设定与被控量相对应给定量的装置。 比较、放大装置：对给定量与测量值进行运算，并将偏差量进行放大的装置。执行装置：直接作用于控制对象的传动装置和调节机构。测量和变送装置：检测被控量并进行转换用以和给定量比较的装置。校正装置：用以改善原系统控制性能的装置。 题1-4 答：（图略） 题1-5 答：该系统是随动系统。（图略） 题1-6 答：（图略） 第二章习题答案 题2-1 解：（1）F(s)= （2） （3）F(s)= （4）F(s)= （5）F(s)= 题2-2 解：(1) f(t)=1+cost+5sint (2) f(t)=e-4t(cost-4sint) (3) f(t)= (4) f(t)= - (5) f(t)= - 题2-3 解：a) b) c) 题2-4 解：a) G(s)= (T1=R1C, T2=R2C ) b) G(s)= (T1=R1C, T2=R2C ) c) G(s)= (T1=R1C1, T2=R1C2, T3=R2C1, T4=R2C2 ) 题2-5 解：(图略) 题2-6 解： 题2-7 解：a) b) c) d) e) G(s)=[G1(s)- G2(s)]G3(s) f) g) 题2-8 解： 题2-9 解： 题2-10 解：(1) (2) 题2-11 解： (T1=R1C, T2=R2C, Td=La/Ra, Tm=GD2Ra/375CeCm) 第三章 习题答案 3-1． （取5%误差带） 3-2． K=2 3-3． 当系统参数为：，时，指标计算为： 当系统参数为：，时，系统为临界阻尼状态，系统无超调，此时有： 3-4． 当时，代入上式得：，，此时的性能指标为： 当时，代入上式得：，，此时的性能指标为： 由本题计算的结果可知：当系统的开环放大倍数增大时，其阻尼比减小，系统相对稳定性变差，系统峰值时间变短，超调量增大，响应变快，但由于振荡加剧，调节时间不一定短，本题中的调节时间一样大。 3-5． 3-6．， 3-7． 1）系统稳定。 2）系统稳定。 3）系统不稳定。 4）系统不稳定，且有两个不稳定的根。 3-8．系统的闭环传递函数为： 将系统传递函数与二阶系统标准式：比较可知： ； 3-9． 1）系统稳定的K值为： 2）系统稳定的条件为： 3）系统稳定的条件为： 3-10． （1）系统稳定域为： （2）当n=1时，系统稳定范围是： 当n=0.5时，系统稳定范围是： 当n=0.1时，系统稳定范围是： 当n=0.01时，系统稳定范围是： 当n=0时，系统稳定范围是： (3) 在系统时间常数相距越远时，稳定的K值范围越大。 3-11． （1）a) 当，时，则误差为： b