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自控习题
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ur(t)和位移x(t)为输入量;电压uc(t)和位移y(t)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 Uc(s)。
Ur(s)
2-4 已知在零初始条件下,系统的单位阶跃响应为 c(t)?1?2e?2t?e?t,试求系统
的单位脉冲响应和传递函数。
C(s)2?(0)?0时系统2-5 系统传递函数,试求初始条件为c(0)??1、c?2R(s)s?3s?2
在输入信号r(t)?1(t)作用下的输出c(t)。
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Qc(s)
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Qr(s)。
?X1(s)?G1(s)R(s)?G1(s)[G7(s)?G8(s)]C(s)?X( s)?G(s)[X(s)?G(s)X(s)]?22163? X(s)?[X(s)?C(s)G(s)]G(s)253?3??C(s)?G4(s)X3(s)C(s)。 R(s)
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。
C(s)。 R(s)
2-10 试求图示系统中的C(s)。图中R
(s)为输入信号,N(s
)
为干扰信号。
3-1 已知系统脉冲响应
k(t)??,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Tc(t)?c(t)??r(t)?r(t)
近似描述,其中,0?(T??)?1。试求系统的调节时间ts。
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ts?(误差带为5%),
稳态输出为2,试确定参数k1和k2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
(1) 若r(t)?1(t),n(t)?%各需多长时间?(2) 当有阶跃扰动n(t)?,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 ts?,峰值时间tp?1s,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??,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k1和k2的值,使系统阶跃响应的峰值时间
tp?,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
k1、k2、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) D(s)?s3?8s2?24s?100?0
(2) D(s)?3s?10s?5s?s?2?0
(3) D(s)?s5?2s4?2s3?4s
2?11s?10?0
(4) D(s)?s5?3s4?12s3?24s2?32s?48?0
(5) D(s)?s?2s?4s?2s?5?0
3-10 单位反馈系统的开环传递函数G(s)?432432k,试判断系统稳定性;若s(s?3)(s?5)
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) 求海浪扰动力矩对船只倾斜角的传递函数?(s)