自控书中习题.doc

1 第一章习题 1-1 、何谓自动控制?典型自动控制系统由哪些环节组成?各环节在系统中起什么作用? 1-2 、负反馈控制系统的特点是什么?指出反馈在系统中的作用。 1-3 、图1-20 是水位自动控制系统的示意图。图中 1Q 、 2Q 分别为进水流量和出水流量,控制的目的是保持水位为一定的高度,试说明该控制系统的工作原理并画出其方框图。图1-20 水位自动控制系统的示意图 1-4 、图1-21 是液位自动控制系统的示意图。要求液位保持不变,试说明该控制系统的工作原理,画出其方框图,并与习题 1-3 的系统作比较,其控制效果有何不同?2 图1-21 液位自动控制系统的示意图 1-5 、图1-22 是仓库大门自动控制系统的示意图,试说明该控制系统的工作原理, 并画出其方框图。图1-22 仓库大门自动控制系统 1-6 、图1-23 所示是自动平衡仪表,实质上是一个电压随动系统,试画出系统的控制方框图,并说明工作原理。图1-23 自动平衡仪表 1-7 、图1-24 是电炉温度控制系统原理示意图,试分析系统保持电炉温度恒定的工作过程,指出系统的被控对象、被控量以及各部件的作用,最后画出系统方框图。 3 图1-24 电炉温度控制系统原理示意图 1-8 、图1-25 表示一个角位置随动系统。系统的任务是控制工作机械角位置 c?随时跟踪手柄转角 r?。试分析其工作原理,并画出系统方框图。图1-25 角位置随动系统 4 第二章习题 2-1 试分别列写图 2-60 所示电路的微分方程式。(a) (b) 图 2-60 题 2-1 图 2-2 试证明图 2-61 (a)的电网络与( b)的机械系统有相同的数学模型。 ru cu (a) (b)图 2-61 题 2-2 图 2-3 在液压系统管道中,设通过阀门的流量 Q 满足流量方程 Q K P ?,式中 K 为比例系数,P 为阀前后压差。如流量 Q与压差 P在其平衡点(Q 0,P 0)附近作 cu ru 1R 2R C cu ru 1R 2R C L 1R 2R 2C 1C5 微小变化,试导出线性化流量方程。 2-4 试求出图 2-62 所示电路的传递函数( ) ( ) cr U s U s 。(a)(b) 图 3-62 题 2-4 图 2-5 由运算放大器组成的控制系统模拟电路如图 2-63 所示,试求闭环传递函数( ) ( ) cr U s U s 。图 2-63 题 2-5 图 2-6 已知系统由如下方程组组成,试绘制系统结构图,并求出闭环传递函数( ) ( ) C s R s 。 1 1 1 7 8 ( ) ( ) ( ) ( )[ ( ) ( )] ( ) X s R s G s G s G s G s C s ? ?? 2 2 1 6 3 ( ) ( )[ ( ) ( ) ( )] X s G s X s G s X s ? ? 3 2 5 3 ( ) [ ( ) ( ) ( )] ( ) X s X s G s C s G s ? ? 4 3 ( ) ( ) ( ) C s G s X s ? 2-7 简化图 2-64 所示系统的结构图并求出传递函数( ) ( ) C s R s 。??? 0R 1R 0C ru cu ??? cu ru 1R 2R 3RC ?( ) R s ( ) C s 1 ( ) G s 2 ( ) G s 2 ( ) G s 1 ( ) G s 3 ( ) G s ( ) R s ( ) C s ?? C 1RRR R RR????????? RR RC 2 ru cu 6 (a)(b) (c) (d) (e)图 2-64 题 2-7 图 2-8 简化结构图并求出传递函数( ) ( ) C s R s 、( ) ( ) C s N s 。( ) R s ( ) C s ?? 1 ( ) G s 2 ( ) G s 3 ( ) G s 1 ( ) H s 2 ( ) H s ( ) H s 1 ( ) G s 2 ( ) G s 3 ( ) G s ( ) R s ( ) C s ?? 1 ( ) G s 2 ( ) G s 3 ( ) G s ( ) H s ( ) R s ( ) C s 7 (a) (b) 图 2-65 题 2-8 图 2-9 系统结构图如图 2-66 所示,试求传递函数 11 ( ) ( ) C s R s 、 22 ( ) ( ) C s R s 、 21 ( ) ( ) C