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)(tu r 和位移)(tx 为输入量;电压)(tu c 和位移)(ty 为输出量; R (电阻),C (电容),k (弹性系数) ,和 f (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)( )(sU sU r c 。 2-4 已知在零初始条件下, 系统的单位阶跃响应为 tteetc ????? 221)( , 试求系统的单位脉冲响应和传递函数。 2-5 系统传递函数 23 2)( )( 2???ss sR sC , 试求初始条件为 1)0(c??、0)0(c??时系统在输入信号)t(1)t(r?作用下的输出)t(c 。 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)()(sQsQ rc 。 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)( )(sR sC 。???????????????)()()( )( )]()()([)( )]()()( )[()( )( )]()( )[()()()( 34 3523 36122 87111sXsGsC sGsGsCsXsX sXsGsXsGsX sCsGsGsGsRsGsX 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)( )(sR sC 。 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)(sR 为输入信号, )(sN 为干扰信号。 3-1 已知系统脉冲响应 tetk 25 .10125 .0)( ??,试求系统闭环传递函数)s(?。 3-2 设某高阶系统可用下列一阶微分方程)t(r)t(r)t(c)t(cT??????近似描述, 其中, 1)T(0????。试求系统的调节时间 st 。 3-3 一阶系统结构如图所示。要求单位阶跃输入时调节时间 s? s (误差带为 5% ), 稳态输出为 2 ,试确定参数 21kk和的值。 3-4 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 K 值为 1。 3-5 3-5 典型二阶系统的设计指标:超调量 0<% 32 .4%??,调节时间 s?,峰值时间 s1t p?,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 )??对应最佳响应,问起博器增益 K 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? 3-7 机器人控制系统结构如图所示, 试确定参数 21kk和的值,使系统阶跃响应的峰值时间 p? s ,超调量%2%??。 3-8 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 1k 、2k 、a 和闭环传递函数)s(?。 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)0100 s24 s8s)s(D 23?????(2)02ss5s10 s3)s(D 234??????(3)010 s 11 s4s2s2s)s(D 2345???????(4)048 s32 s24 s12 s3s)s(D 2345???????(5)05s2s4s2s)s(D 234?????? 3-10 单位反馈系统的开环传递函数)5s )(3s(s k)s(G???,试判断系统稳定性;若要求系统特征根的实部不大于 1?,试确定 k 的取值范围。 3-11 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。(1) 若)(1)(ttr?,0)(?tn 两种系统从响应开始达到稳态温度值的 % 各需多长时间? (2) 当有阶跃扰动 )(?tn 时,求扰动对两种系统的温度的影响。(1) 求海浪扰动力矩对船只倾斜角的传递函数)( )(sM s N?; (2) 为