自控习题.doc

1-1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。1-2根据图所示的电动机速度控制系统工作原理图,完成:(1)将a,b与c,d用线连接成负反馈状态;(2)画出系统方框图。1-3图(a),(b)所示的系统均为电压调节系统。假设空载时两系统发电机端电压均为110V,试问带上负载后,图(a),(b)中哪个能保持110V不变,哪个电压会低于110V?为什么?2-1试建立下图所示各系统的微分方程。其中电压和位移为输入量;电压和位移为输出量;(电阻),(电容),(弹性系数),和(阻尼系数),均为常数。2-2试证明下图所示的力学系统(a)和电路系统(b)是相似系统(即有相同形式的数学模型)。2-3求下图所示各有源网络的传递函数。2-4已知在零初始条件下,系统的单位阶跃响应为,试求系统的单位脉冲响应和传递函数。2-5系统传递函数,试求初始条件为、时系统在输入信号作用下的输出。2-6飞机俯仰角控制系统结构图如图所示,试求闭环传递函数。 2-7已知系统方程组如下,试绘制系统结构图,并求闭环传递函数。2-8试用结构图等效变换法化简下图所示系统,并求各系统的传递函数。2-9试用梅逊增益公式求下图中各系统的闭环传递函数。2-10试求图示系统中的C(s)。图中为输入信号,为干扰信号。已知系统脉冲响应,试求系统闭环传递函数。3-2设某高阶系统可用下列一阶微分方程近似描述,其中,。试求系统的调节时间。一阶系统结构如图所示。要求单位阶跃输入时调节时间s(误差带为5%),稳态输出为2,试确定参数的值。在许多化学过程中,反应槽内的温度要保持恒定,下图(a)和(b)分别为开环和闭环温度控制系统结构图,两种系统正常的值为1。(1)若,%各需多长时间?(2)当有阶跃扰动时,求扰动对两种系统的温度的影响。3-5典型二阶系统的设计指标:超调量0<,调节时间,峰值时间,试确定系统极点配置的区域,以获得预期的响应特性。3-6电子心脏起博器心律控制系统结构如图所示,其中模仿心脏的传递函数相当于纯积分环节。(1)若对应最佳响应,问起博器增益应取多大?(2)若期望心速为60次/min,并突然接通起博器,问1s钟后实际心速为多少?瞬时最大心速多大?机器人控制系统结构如图所示,试确定参数的值,使系统阶跃响应的峰值时间s,超调量。下图(a)所示系统的单位阶跃响应如图(b)所示。试确定系统参数、、a和闭环传递函数。3-9已知系统的特征方程为D(s),试判断系统的稳定性,并确定在右半s平面内特征根的个数及纯虚根的值。(1)(2)(3)(4)(5)3-10单位反馈系统的开环传递函数,试判断系统稳定性;若要求系统特征根的实部不大于,试确定k的取值范围。下图是船舶横摇镇定系统结构图,为增加船只的阻尼引入了内环速度反馈。求海浪扰动力矩对船只倾斜角的传递函数;(2),,求、和应满足的方程。3-12温度计的传递函数为,用其测量容器内的水温,1min才能显示出该温度的98%的数值。若加热容器使水温按10ºC/min的速度匀速上升,问温度计的稳态指示误差有多大?3-13某单位反馈系统的开环传递函数,试求系统的静态误差系数及输入信号分别为、t和时系统的稳态误差。3-14试确定图示系统中参数和的值,使系统对而言是II型系统。3-15设复合控制系统结构如图所示,试确定使系统在作用下无稳态误差。解:3-16设复合校正控制系统结构如图所示,其中N(s)为可量测扰动。若要求系统输出C(s)完全不受N(s)的影响,且跟踪阶跃指令的稳态误差为零,试确定前馈补偿装置Gc1(s)和串联校正装置Gc2(s)。3-17已知控制系统结构如图(a)所示,其单位阶跃响应如图(b)所示,系统的稳态位置误差。试确定和的值。3-18设复合控制系统结构如图所示。图中为前馈补偿装置的传递函数,为测速发电机及分压电位器的传递函数,和为前向通路环节的传递函数,为可量测扰动。如果,试确定、和K1,使系统输出量完全不受扰动的影响,且单位阶跃响应的超调量,峰值时间。3-19设无零点的单位反馈二阶系统的单位阶跃响应h(t)曲线如图所示,1、试求出该系统的开环传递函数及参数;2、确定串联校正装置的传递函数,使系统对阶跃输入的稳态误差为零。解:4-1系统的开环传递函数为,试证明在根轨迹上,并求出该点对应的根轨迹增益和开环增益。4-2已知单位反馈系统的开环传递函数如下,试求参数从零变化到无穷大时的根轨迹方程,并写出时系统的闭环传递函数。(1)(2)4-3已知单位反馈系统的开环传递函数,试绘制参数b从零变化到无穷大时的根轨迹,并写出s=-2这一点对应的闭环传递函数。4-4已知单位反馈系统的开环传递函数如下,试绘制