《自动控制原理》课件1习题参考答案（给外面的）.doc

参考答案

第一章

1.这里给出一些常见的控制系统框图。开环控制的有：水泵抽水控制系统（图1-1）；家用窗帘自动控制系统（图1-2）；宾馆自动门控制系统（图1-3）；楼道自动声控灯装置（图1-4）；游泳池定时注水控制系统（图1-5）。

图1-1水泵抽水控制系统

图A1-2家用窗帘自动控制系统

图1-2家用窗帘自动控制系统

图1-3宾馆自动门控制系统

图1-4楼道自动声控灯装置

图1-5游泳池定时注水控制系统

闭环控制系统的有：家用压力锅（图1-6）；投篮过程（图1-7）；供水水箱的水位自动控制系统（图1-8）；加热炉的温度自动控制系统（图1-9）；抽水马桶的自动控制系统（图1-10）。

图A1-6家用压力锅工作原理

图1-6家用压力锅的控制

图A1-7投篮过程

图1-7投篮过程

图1-8供水水箱的水位自动控制系统

图A1-9加热炉的温度自动控制系统

图1-9加热炉的温度自动控制系统

图A1-10抽水马桶的自动控制系统

图1-10抽水马桶的自动控制系统

2.教学过程为一个人工闭环自动控制系统。当学生的实际水平与教学大纲要求一致时，通过作业、答疑等环节反映出来，系统偏差为零，教师只需按正常方式授课即可；当学生的实际水平与教学大纲要求不一致时，通过作业、答疑等环节反映出来，系统存在一定偏差，教师需要调整教学方式，直至消除偏差，使学生的实际水平与教学大纲要求达到一致。

3.本题直流稳压电源的基准是稳压管的电压，输出电压通过和分压后与稳压管的电压比较，如果输出电压偏高，则经和分压后电压也偏高，使与之相连的晶体管基极电流增大，集电极电流随之增大，降在两端的电压也相应增加，于是输出电压相应减小。反之，如果输出电压偏低，则通过类似的过程使输出电压增大，以达到稳压的作用。对于本题，可画出方框图如图1-11所示。

图1-11晶体管稳压电源方框图

该直流稳压电源为反馈控制。实际输出电压由和组成的分压器检测出来，与给定值进行比较，产生的偏差电压进行放大，作用于，由对输出电压进行调整。这里的偏差电压仅随变化，由反相放大后产生，这是系统的控制量。通过进行输出电压自动调节，维持恒定。自动调整过程如下：

是系统的供电输入电压，若电网波动，也会使变化。因此，对系统来说，的变化是造成电压波动的干扰因素，属于扰动信号，也可以通过反馈回路加以抑制。

被控对象不是一个具体的设备，而是一个稳压过程，被控量是输出电压，给定值是，扰动量是。当然，当系统输出接负载后，负载的变化将对输出电压产生直接的影响，是主扰动。

4.（1）系统中，“开门”和“关门”两个开关是互锁的，即在任意时刻，只有“开门”（或“关门”）一个状态，这一状态对应的电压与大门连接的滑动端对应的电压接成反极性，形成偏差信号送入放大器。放大器的输出电压送给电动机，电动机与卷筒同轴相连，通过电动机的正转与反转控制大门的开启与关闭。与大门连接的滑动端对应的电压与“开门”滑动端对应的电压相等时，大门停止开启；与大门连接的滑动端对应的电压与“关门”滑动端对应的电压相等时，大门停止关闭。

设“开门”滑动端对应的电压为ugk，“关门”滑动端对应的电压为ugg，与大门连接的滑动端对应的电压为ui，则

开门时，将“开门”开关闭合，“关门”开关断开。此时uiugk，?u=ugk-ui0，此偏差信号经过放大器放大后带动电动机M转动，并带动可调电位器滑动端上移。直至?u=0，电动机M停止转动，大门开启。

关门时，将“开门”开关断开，“关门”开关闭合。此时uiugg，?u=ugg-ui0，此偏差信号经过放大器放大后带动电动机M向相反方向转动，并带动可调电位器滑动端下移。直至?u=0，电动机M停止转动，大门关闭。

（2）如果大门不能全开（或全关），可将ugk调大（或将ugg调小），这可通过将“开门”滑动端上移直至大门全开（或将“关门”滑动端下移直至大门全关）来实现。

从工作原理上来看，系统稳态运行（大门“全开”或“全关”）时，系统的输出量完全等于系统的输入量（大门“全开”时，ugk=ui；大门“全关”时，ugg=ui），故该系统属于恒值无差系统。

5.（1）非线性系统。（2）线性时变系统。（3）线性系统。（4）非线性系统。（5）线性时变系统。（6）线性时变系统。

6.（1）(T)；（2）(T)；（3）(T)；（4）(F)；（5）(T)。

第二章

1.(a)

（b）。

（c）。

2.(a)

（b）

（c）

3.(a)

（b）

4.(a)

（b）

（c）

5.

6.

7.

8.（a）

（b）

（c）

9.(1)；

(2)略；

(3)系统的闭环传递函数

10.闭环传递函数

11.传递函数，

12.传递函数。

13.(a)；

(b)；

(c)；

(d)

14.传递函数