輪機自動化基礎(chǔ)課后題答案武理工市公開課金獎市賽課一等獎?wù)n件

ST1-4．如圖所表示為一水位控制系統(tǒng)。試分析該系統(tǒng)工作原理，畫出系統(tǒng)方塊圖，并說明被控對象，給定值，被控量和擾動量分別是什么？控制器和執(zhí)行器是什么？第1頁解：工作原理：該水位控制系統(tǒng)中被控對象水柜中水經(jīng)出水閥從出水管道流出，補給水Q1不停地從進水管道流入。浮子、電位計、電動機和控制閥等組成了一個簡單水位控制器。當流出水量Q2大于流入水量Q1時，水位下降，則浮子下降，帶動滑動電位計使其上移，使電動機電位上升，電動機轉(zhuǎn)速增加，帶動控制閥動作使其開大，從而進水量增加，直到進水量Q1重新等于出水量Q2，水位穩(wěn)定不變。若Q2小于Q1，則動作相反。系統(tǒng)方塊圖：

被控對象：水箱；給定值：設(shè)定水位或者相對應(yīng)電位計電位；被控量：水位；擾動量：出水流量Q2；控制器：電位計；執(zhí)行器：電動機和控制器。第2頁已知，求第3頁第4頁第5頁2-9求圖中所表示系統(tǒng)方塊圖傳遞函數(shù)。解：原圖可可等效為第6頁第7頁削去中間變量，得到該圖傳遞函數(shù)為：第8頁第9頁第10頁第11頁5-5已知二階系統(tǒng)以下列圖所表示，為使系統(tǒng)最大超調(diào)量為5%，過渡過程時間為4s，試確定其及值。解：該系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為：由題可知該系統(tǒng)為欠阻尼狀態(tài)，則

第12頁解得第13頁5-9試用勞斯判據(jù)確定使下列圖所表示系統(tǒng)穩(wěn)定K值范圍。解：系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為：閉環(huán)特征方程式為：s3+3s2+2s+K=0則對應(yīng)勞斯表以下：第14頁s312s23Ks1(6-K)/3s0K為了使系統(tǒng)穩(wěn)定第一列元素必須均大于0，得(6-K)/3>0且K>0,所以K取值范圍為0<K<6。第15頁5-15已知系統(tǒng)方塊圖以下列圖所表示，當輸入r(t)=1+t,擾動f(t)=1(t)時，試求此系統(tǒng)總靜差。解：1、輸入r(t)靜態(tài)誤差，令f(t)=0,系統(tǒng)開環(huán)函數(shù)為第16頁利用誤差通用公式計算：算出e1=0.12、擾動信號下靜態(tài)誤差，令r(t)=0，閉環(huán)傳遞函數(shù)為第17頁擾動F(s)=1/s又因為系統(tǒng)為單位反饋，所以總靜差為第18頁7-3已知單位反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為當輸入為時，試求系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出。解：系統(tǒng)輸出

第19頁7-6求出下列圖對數(shù)幅頻特征圖對應(yīng)傳遞函數(shù)（系統(tǒng)為最小相角系統(tǒng)）。第20頁解：依據(jù)圖形可知，該系統(tǒng)由百分比步驟和兩個慣性步驟組成，且有等式：從而可得系統(tǒng)傳遞函數(shù)為第21頁7-8試用奈奎斯特判據(jù)判別含有圖7-63所表示開環(huán)幅相頻率特征閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性。假如系統(tǒng)不穩(wěn)定，則求出閉環(huán)右根個數(shù)。（P為開環(huán)右根個數(shù)）圖見書本P224。解(a)P=0,N=N++N-,Z=P-2N，閉環(huán)2個右根（不穩(wěn)定）；(b)P=0，N=N+-N-=-2，Z=P-2N=4，閉環(huán)4個右根（不穩(wěn)定）；(c)P=1，N=N+-N-=1/2，Z=P-2N=0，系統(tǒng)穩(wěn)定。第22頁7-9試判別含有圖7-64開環(huán)幅相特征閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性。如系統(tǒng)不穩(wěn)定，則求出閉環(huán)右根個數(shù)（P為開環(huán)右根個數(shù)）。圖見書本P225。解(1)沿逆時針補齊3π/2圓弧P=0，N=N+-N-=-1，Z=P-2N=2，閉環(huán)2個右根（不穩(wěn)定）；(2)沿逆時針補齊π圓弧P=2，N=N+-N-=1，Z=P-