自動(dòng)控制原理作業(yè)

1、自動(dòng)控制原理作業(yè)1、下圖是倉庫大門自動(dòng)控制系統(tǒng)原理示意圖。試說明系統(tǒng)自動(dòng)控制大門開、閉的工作原理，并畫出系統(tǒng)方框圖。2、下圖為工業(yè)爐溫自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作原理圖。分析系統(tǒng)的工作原理，指出被控對(duì)象、被控量和給定量，畫出系統(tǒng)方框圖。3、用離心調(diào)速器的蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)如圖所示。其工作原理是：當(dāng)蒸汽機(jī)帶動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，通過圓錐齒輪帶動(dòng)一對(duì)飛錘作水平旋轉(zhuǎn)。飛錘通過錢鏈可帶動(dòng)套筒上下滑動(dòng)，套筒內(nèi)裝有平衡彈簧，套筒上下滑動(dòng)時(shí)可撥動(dòng)杠桿，杠桿另一端通過連桿調(diào)節(jié)供汽閥門的開度。在蒸汽機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，飛錘旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力與彈簧的反彈力相平衡，套筒保持某個(gè)高度，使閥門處于一個(gè)平衡位置。如果由于負(fù)載增大使蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速

2、缶下降，則飛錘因離心力減小而使套筒向下滑動(dòng)，并通過杠桿增大供汽閥門的開度，從而使蒸汽機(jī)的轉(zhuǎn)速回升。同理，如果由于負(fù)載減小使蒸汽機(jī)的轉(zhuǎn)速o增加，則飛錘因離心力增加而使套筒上滑，并通過杠桿減小供汽閥門的開度，迫使蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速回落。這樣，離心調(diào)速器就能自動(dòng)地抵制負(fù)載變化對(duì)轉(zhuǎn)速的影響，使蒸汽機(jī)的轉(zhuǎn)速。保持在某個(gè)期望值附近。指出系統(tǒng)中的被控對(duì)象、被控量和給定量，畫出系統(tǒng)的方框圖。坤林節(jié)汽4、電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)如圖所示：分析系統(tǒng)的工作原理，指出被控對(duì)象、被控量和給定量，畫出系統(tǒng)方框圖?？傇瓌?dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)5、下圖為函數(shù)記錄儀函數(shù)記錄儀是一種通用記錄儀，它可以在直角坐標(biāo)上自動(dòng)描繪兩個(gè)電量的函數(shù)關(guān)系。同時(shí)，記錄儀還帶

3、有走紙機(jī)構(gòu)，用以描繪一個(gè)電量對(duì)時(shí)間的函數(shù)關(guān)系。請(qǐng)說明其組成、工作原理。并畫出系統(tǒng)方框圖。6、下圖為火炮方位角控制系統(tǒng)原理圖，請(qǐng)說明其工作原理，并畫出系統(tǒng)方框圖C(s)7、試用梅遜公式法化簡下面動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，求如圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)R(s)C(s)8、試用梅遜公式法求如圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)R(s)C(s)9、方框圖如圖所示，用梅遜公式化簡方框圖求R(s)。10、已知系統(tǒng)方程組如下：Xi(s)=Gi(s)R(s)-Gi(s)G7(s)-G8(s)C(s)X2(s)=G2(s)Xi(s)-G6(s)X3(s)X3(s)=X2(s)-C(s)Gs(s)G3(s)C(s)=G4(s)X3(s)C(s)試?yán)L

4、制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，并求閉環(huán)傳遞函數(shù)R(s)。II、系統(tǒng)的微分方程如下：xi(t)=r(t)-c(t)ni(t)X2=Kixi(t)X3(t)=X2(t)-X5(t)Tdxjt)dtX5(t)=X4(t)-K2n2(t)2，、，、KX-ddc(t)K3X5一dt2dt式中Ki、K2、K3、T為常數(shù)，r(t)為指令，m、血為干擾，c為被控量。試建立系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，并分別求傳遞函數(shù)C(s)/R(s)、C(s)/Ni(s)、C(s)/N2(s)oC(s)C(s)I2、求如圖所示方框圖的傳遞函數(shù)R(s)和E(s)。13、某控制系統(tǒng)的方框圖如圖所示，試求(1)該系統(tǒng)的開環(huán)傳函Gk(s)、閉環(huán)傳函C包和誤差傳

5、函£包。R(s)R(s)若保證阻尼比£=0.7和響應(yīng)單位斜坡函數(shù)的穩(wěn)態(tài)誤差為ess=0.25，求系統(tǒng)參14 .控制系統(tǒng)方塊圖如圖所示:五8(1)當(dāng)a=0時(shí)，求系統(tǒng)的阻尼比"無阻尼自振頻率斫和單位斜坡函數(shù)輸入時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差;(2)當(dāng)上=0.7時(shí)，試確定系統(tǒng)中的a值和單位斜坡函數(shù)輸入時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差15 .設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=Ks(1s3)(1s6)若要求閉環(huán)特征方程的根的實(shí)部均小于-1,問K值應(yīng)取在什么范圍?17、單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=s(s2-40s100)Ka(1)試確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的開環(huán)增益K、阻尼比2的范圍(2)若£

6、;=2,并保證系統(tǒng)的極點(diǎn)全部位于s=-1的左側(cè)，試確定此時(shí)的開環(huán)增益K的范圍18、已知系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖所示:(D當(dāng)Kf=0、Ka=10時(shí)，試確定系統(tǒng)的阻尼比之、固有頻率3和單位斜坡輸入時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。(2)若使1=0.6,單位斜坡輸入下系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess=0.2,試確定系統(tǒng)中Kf的值，此時(shí)放大系數(shù)Ka應(yīng)為何值。19、設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=s(0.04s1),要求系統(tǒng)響應(yīng)單位勻速信號(hào)的穩(wěn)態(tài)誤差ess<1%及相角裕度7>45:試確定串聯(lián)遲后校正環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)。20、已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=200s(0.1s1)R(s)試設(shè)計(jì)串聯(lián)校正環(huán)節(jié)，使系統(tǒng)的

7、相角裕度不小于45口，剪切頻率不低于50rad/s。21、設(shè)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖所示：(1)分析說明內(nèi)反饋Kfs的存在對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。(2)計(jì)算靜態(tài)位置誤差系數(shù)、靜態(tài)速度誤差系數(shù)和靜態(tài)加速度誤差系數(shù)，并說明內(nèi)反饋Kfs的存在對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的影響。22、單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線L0(6)如圖所示，采用串聯(lián)校正，校正裝置的傳遞函數(shù)Gc(s)=ss-11310ss110.3100開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線(1)寫出校正前系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G0(s);(2)在上圖中繪制校正后系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線L(o)；(3)求校正后系統(tǒng)的截止頻率0c和相角裕度不。23、某系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性如圖所示，其中虛

8、線表示校正前的，實(shí)線表示校正后的。要求：(1)確定所用的是何種串聯(lián)校正方式，寫出校正裝置的傳遞函數(shù)Gc(s);(2)確定使校正后系統(tǒng)穩(wěn)定的開環(huán)增益范圍；(3)當(dāng)開環(huán)增益K=1時(shí)，求校正后系統(tǒng)的相角裕度不和幅值裕度h°24、已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示，采樣周期T=0.2s。求系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)K的取值范圍。25、離散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖所示，采樣周期T=1。(1)寫出系統(tǒng)開環(huán)脈沖傳遞函數(shù)G(z)；(2)確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的K值范圍；26、試求E(s)_(s3)s(s1)(s2)的z變換27、已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=200s(0.1s1)試設(shè)計(jì)串聯(lián)校正環(huán)節(jié)，使系統(tǒng)的相角裕度不小于45口，剪切

9、頻率不低于50rad/s。28、設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=s(0.04s1),要求系統(tǒng)響應(yīng)單位勻速信號(hào)的穩(wěn)態(tài)誤差ess<1%及相角裕度4之45；試確定串聯(lián)遲后校正環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)。29、系統(tǒng)不可變部分的傳遞函數(shù)為：G0(s)=Kvs(0.1s1)(0.2s1)要求滿足性能指標(biāo)：(1)系統(tǒng)型別v=1(2) 開環(huán)增益Kv=25s，(3) 剪切頻率8c=2.5rad/s(4)相角裕度¥40°試確定合適的校正環(huán)節(jié)30、某最小相角系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性如下圖所示。要求：1、寫出系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)；2、利用相角裕度判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；3、將其對(duì)數(shù)幅頻特性向右平移十倍頻程，

10、試討論對(duì)系統(tǒng)性能的影響。判定閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性;(2)(3)LdB如果輸入信號(hào)r(t)=1時(shí)，求系統(tǒng)在輸入信號(hào)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差essO32、已知最小相位系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)Bode圖的對(duì)數(shù)幅頻特性如圖所示，試求該系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)。L(.)/dB033、已知最小相位系統(tǒng)Bode圖的漸近幅頻特性如圖所示，求該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)Nyquist圖如圖(a)和(b)所示，圖中34、某系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖和G(s)=1s(s1)2H(s)=3s2(s1)2并決定閉環(huán)特征方程正實(shí)部根的個(gè)數(shù)。試判斷閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性,顆)35、設(shè)某控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=75(0.2s1)s(s216s100)試?yán)L制該系統(tǒng)

11、的Bode圖，并確定剪切頻率6c的值求該系統(tǒng)的開環(huán)傳36、已知最小相位系統(tǒng)Bode圖的漸近幅頻特性如下圖所示,遞函數(shù)。3所示，試:37、已知最小相位開環(huán)系統(tǒng)的漸進(jìn)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線如圖(1)求取系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)(2)利用穩(wěn)定裕度判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性38、已知最小相位系統(tǒng)Bode圖如圖3所示，試求系統(tǒng)傳遞函數(shù)s(s1)(0.5s1)39、已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=跡法分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性，確定若系統(tǒng)穩(wěn)定K的取值范圍。40、單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=K(2s1)24(s1)(產(chǎn)1)試?yán)L制系統(tǒng)根軌跡，并確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的K值范圍。41、單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為*G(s)=2(1)(2)s(s3)繪制K=0T8時(shí)的系統(tǒng)根軌跡(確定漸近線，分離點(diǎn)，與虛軸父點(diǎn))確定使系統(tǒng)滿足0亡1的開環(huán)增益K的取值范圍;(3)定性分析在0巳1范圍內(nèi)，K增大時(shí)，。%,ts以及r(t)=t作用下ess的變化趨勢(shì)(增加/減小/不變)。42、設(shè)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=2s(s3)(s22s2)試?yán)L制閉環(huán)系統(tǒng)的概略根軌跡；并確定系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)K*的取值范圍。43、已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=s(s1)(0.5s1),試用根軌跡法分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性，若主導(dǎo)極點(diǎn)