自動控制原理_清華大學(xué)出版社課后習(xí)題答案

1、第一章習(xí)題答案1.自動控制：就是在人不直接參與的情況下，依靠外加裝置或設(shè)備(稱為控制裝置或控制器)，使機械、設(shè)備或生產(chǎn)過程(稱為被控對象)的某個工作狀態(tài)或參數(shù)(稱為被控量)自動地按照預(yù)定的規(guī)律運行，或使某個被控制的參數(shù)按預(yù)定要求變化。給定量：它是人們期望系統(tǒng)輸出按照這種輸入的要求而變化的控制量。故一般又稱給定輸入或簡稱輸入。上例中的調(diào)節(jié)器的給定值ug即是給定輸入。擾動量：它是一種人們所不希望的影響系統(tǒng)輸出使之偏離了給定作用的控制量。上例中給水壓力變化或蒸汽負(fù)荷變化都屬于擾動。開環(huán)控制：指控制裝置與被控對象之間只有順向作用而沒有反向聯(lián)系的控制過程，按這種方式組成的系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)，其特點是系

2、統(tǒng)的輸出量不會對系統(tǒng)的輸入量產(chǎn)生影響。閉環(huán)控制：按照偏差進(jìn)行控制的，其特點是不論什么原因使被控量偏離期望而出現(xiàn)偏差時，必定會產(chǎn)生一個相應(yīng)的控制作用去減小或消除這個偏差，使被控量與期望值趨于一致。復(fù)合控制：將閉環(huán)控制系統(tǒng)和開環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)合在一起構(gòu)成的開環(huán)-閉環(huán)相結(jié)合的控制系統(tǒng)，稱為復(fù)合控制恒值控制：給定量是一定的，控制任務(wù)是保持被控量為一不變常數(shù)，在發(fā)生擾動時盡快地使被控量恢復(fù)為給定值。隨動控制：給定量是按照事先不知道的時間函數(shù)變化的，要求輸出跟隨給定量變化。2.7. 自動控制系統(tǒng)的性能的要求：穩(wěn)定性、快速性、準(zhǔn)確性。自動控制系統(tǒng)的性能的最基本要求：穩(wěn)定性第二章習(xí)題答案1. (a) （b）（c）

3、2. (a) （b）（c）3. (a) （b）（c）4. (a) （b）5. 6. 78. 9.（a）（b）（c）10.(1) ；(2) 略；(3)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)11.閉環(huán)傳遞函數(shù) 12.閉環(huán)傳遞函數(shù) 13.傳遞函數(shù) ，14.傳遞函數(shù) 。15.(a)；(b)；(c)；(d)16.傳遞函數(shù) 17.傳遞函數(shù) 18. 略。19. (a) ；(b) ；(c) ；(d) 20. (a) ；(b) 21. (a) ；(b) ；(c) 第三章習(xí)題答案3-1 單位脈沖響應(yīng)3-12 K1=21；K2=0.183-13 （1）系統(tǒng)穩(wěn)定，該系統(tǒng)三個特征根位于s的左半平面；（2）系統(tǒng)不穩(wěn)定；（3）系統(tǒng)穩(wěn)定；（4）

4、系統(tǒng)穩(wěn)定。3-14 （1）0K6.59。3-15 K0.081。3-36 第四章習(xí)題答案1. 將各點坐標(biāo)代入根軌跡相角條件，可得在根軌跡上，不在根軌跡上。2.把代入根軌跡相角條件驗證。得，滿足相角條件，所以點位于根軌跡上。利用幅值條件。開環(huán)增益。3. （1）漸近線斜率為，在實軸上的截距為。分離點為。（2）分離點為和。（3）漸近線斜率為，在實軸上的截距是。分離點為。（4）分離點為4.（1）分離點為，出射角為（2）分離點為，入射角為5.（1）分離點為，會合點為。（2）Kr=4，6.（1）分離點為，漸近線，與實軸交點，根軌跡與虛軸的交點為。（2）（3），（4），7.（1）分離點為和（2），（3），8

5、.（1）實軸上的分離點是；根軌跡與虛軸的交點為：；漸近線：與實軸夾角，在實軸上的截距；（2）臨界穩(wěn)定的開環(huán)增益為；（3）開環(huán)增益為。9.（1）極點為，。實軸上的根軌跡段是。根軌跡漸近線與實軸的交點是，與實軸的夾角是。（2）時，增加的開環(huán)零點在的左邊。實軸上的根軌跡段是。根軌跡漸近線與實軸的交點是，與實軸的夾角是。根軌跡分支與虛軸無交點。時，增加的開環(huán)零點在的右邊。實軸上的根軌跡段是。根軌跡漸近線與實軸的交點是，與實軸的夾角是。根軌跡分支與虛軸無交點。10.有4條根軌跡，其中3條趨于無窮遠(yuǎn)。實軸上的根軌跡段。漸近線和實軸的交點，與實軸的夾角為。會合點。與虛軸的交點是，。11.（1），有4條根軌跡

6、分支，且都趨于無窮遠(yuǎn)。實軸上的根軌跡段：。漸近線與實軸交點，與實軸的夾角是、。分離點：此系統(tǒng)是結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定系統(tǒng)，對于任何系統(tǒng)均不穩(wěn)定。（2）當(dāng)時，有4條根軌跡分支，有3條趨于無窮遠(yuǎn)。實軸上的根軌跡段：，。漸近線與實軸的交點，與實軸的夾角是。與虛軸的交點：，當(dāng)時系統(tǒng)穩(wěn)定。12.（1），（2）實軸上的根軌跡段：，。漸近線與實軸的交點，與實軸的夾角為，。分離點。與虛軸的交點，。根軌跡的起始角為。13. 實軸上的根軌跡： 起始角： 漸近線與實軸的交點為，與實軸的夾角是。與虛軸交點： ，。閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定范圍為，14. 實軸上的根軌跡： 分離點 。與虛軸交點：，和，系統(tǒng)穩(wěn)定的值范圍為。15.（1）3條根軌跡分

7、支，2條趨于無窮遠(yuǎn)，漸近線和實軸交點，與實軸夾角。（2）3條根軌跡分支，2條趨于無窮遠(yuǎn)，漸近線和實軸交點，與實軸夾角。分離點為，與虛軸交點為，16. （1）實軸上的根軌跡段：，分離點為。（2）實軸上的根軌跡段：，分離點為17.（1）實軸上的根軌跡段：，漸近線與實軸的交點，夾角，。（2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。18. 實軸上的根軌跡：,，分離點，起始角：根據(jù)相角條件，。19. 系統(tǒng)產(chǎn)生重實根的為0.54，7.46，產(chǎn)生純虛根的為2。20. 實軸上的根軌跡：,，分離點：。對應(yīng)的。與虛軸交點：，起始角，。當(dāng)時，系統(tǒng)階躍響應(yīng)為單調(diào)收斂過程；當(dāng)時，階躍響應(yīng)為振蕩收斂過程；當(dāng)時，有兩支根軌跡在s右半平面，此時系統(tǒng)

8、不穩(wěn)定。21.實軸上的根軌跡段是，分離點是，。系統(tǒng)開環(huán)增益應(yīng)該為。22.分離點為。23.（1）2條根軌跡分支，都趨于無窮遠(yuǎn)，漸近線與實軸交點，與實軸夾角分離點。（2）3條根軌跡分支，2條趨于無窮遠(yuǎn)，漸近線與實軸交點，與實軸夾角。（3）4條根軌跡分支，3條趨于無窮遠(yuǎn)，漸近線與實軸交點，與實軸夾角，。24.略第五章習(xí)題答案1.（1），（2），（3）2.，3.略4.5.略6.（a）（b）（c）（d）7.略8.（1）（2）（3）9.穩(wěn)定：1、3、5、9、10不穩(wěn)定：2、4、6、7、810.（1）不穩(wěn)定；（2）11. （1）時，；（2）時，；（3）12. 不穩(wěn)定13.不穩(wěn)定14.（1）（2）（3）仍然穩(wěn)

9、定15.（1），穩(wěn)定（2），不穩(wěn)定（3），臨界穩(wěn)定（4），不穩(wěn)定16. ，；，17. 18. 19.，20.，21.，第六章習(xí)題答案6. 反饋校正在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用可以減小系統(tǒng)的慣性，加快系統(tǒng)的反應(yīng)速度，從而提高系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)。第七章習(xí)題答案1.第一個系統(tǒng)。2.略，3.（a）（b）（c）（d）4.（a）（b）5. （b），（c），（d），（e），（f），（g）會出現(xiàn)穩(wěn)定的自激振蕩。6. 7. K較小時，系統(tǒng)穩(wěn)定；K增大至一定程度，系統(tǒng)會出現(xiàn)自振；。8.（1）有穩(wěn)定的自振；（2）9. （1）系統(tǒng)必產(chǎn)生自振。（2）K增大使自振的振幅和頻率都增大。（3）當(dāng)系統(tǒng)的線性部分的參量c（死區(qū)）增大時，使系統(tǒng)

10、自振的振幅增大，振蕩頻率保持不變）。10. （1）有自振；為不穩(wěn)定振蕩；為穩(wěn)定的自持振蕩，自持振蕩頻率為1.414。（2）11.存在周期運動解，幅值，頻率，該解對應(yīng)自激振蕩。12. ，系統(tǒng)不產(chǎn)生自振，但系統(tǒng)不穩(wěn)定；，小擾動時產(chǎn)生自振，大擾動時發(fā)散。越大，自振振幅越小，自振頻率越高。越，自振振幅，頻率。13.(1)(2) 穩(wěn)定，不存在自激振蕩。無非線性環(huán)節(jié)時，對于（1），時，系統(tǒng)不穩(wěn)定；對于（2），對穩(wěn)定性無影響。有非線性環(huán)節(jié)時，對于（1），值大小不能改變系統(tǒng)存在穩(wěn)定的自振狀態(tài)，值越大，自振振幅越大；對于（2），系統(tǒng)始終穩(wěn)定，不受值的影響。14.(1) (2) 15. 16. 17. (1) (2) 穩(wěn)定，不存在自激振蕩。18. (1) 呈現(xiàn)穩(wěn)定的自激振蕩。(2) (3) 第八章習(xí)題答案1（1）（2）2. （1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）3. （1） （2）（3）04. （1）（2）5.（1）（2）（3）（4）6. （1）（2）7.（1）（2）（3）8. 9. (1) (2) (3) 10. 11.（1）系統(tǒng)