李離自動(dòng)控制原理作業(yè)一標(biāo)準(zhǔn)答案

自動(dòng)控制原理(上)作業(yè)11.什么是反饋控制原理?反饋控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是什么?答:在反饋控制系統(tǒng)中,控制裝置對(duì)被控對(duì)象施加的控制作用,是取自被控量的反饋信息,用來(lái)不斷修正被控量和輸入量之間的偏差,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制的任務(wù),這就是反饋控制的原理;反饋控制的的特點(diǎn)是偏差控制,即檢測(cè)偏差,糾正偏差.2.畫(huà)出負(fù)反饋控制系統(tǒng)的組成框圖,并說(shuō)明各環(huán)節(jié)的作用。實(shí)際輸出受控對(duì)象控制器比較器答:實(shí)際輸出受控對(duì)象控制器比較器理想輸出響應(yīng)測(cè)量裝置測(cè)量裝置比較器:把測(cè)量元件監(jiān)測(cè)的被控量實(shí)際值與給定元件給出的輸入量進(jìn)行比較,求出它們之間的偏差.控制器:包括放大元件和執(zhí)行元件,放大元件是將比較元件給出的偏差信號(hào)進(jìn)行放大,用來(lái)推動(dòng)執(zhí)行元件去控制被控對(duì)象;執(zhí)行元件是直接推動(dòng)被控對(duì)象,使其被控量發(fā)生變化.測(cè)量裝置:檢測(cè)被控制的物理量,如果這個(gè)物理量是非電量,一般再轉(zhuǎn)換為電量.3.試比較閉環(huán)系統(tǒng)與開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。答:開(kāi)環(huán)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整方便、成本低.缺點(diǎn):只能用在精度要求不高或擾動(dòng)影響較小的情況下.閉環(huán)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn):抗干擾能力強(qiáng).缺點(diǎn):系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,設(shè)計(jì)和調(diào)試技術(shù)也復(fù)雜,系統(tǒng)可能會(huì)不穩(wěn)定.4.試判斷下列用微分方程描述的系統(tǒng)是線性系統(tǒng)還是非線性系統(tǒng)。(1)d2y(3)3d2yd(1)是線性系統(tǒng);(2)是非線性系統(tǒng);(3)是非線性系統(tǒng);(4)是線性系統(tǒng)5、某單位負(fù)反饋系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)為y(t)=e-0.5t-答:該系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)G(s)=L[y(t)]=1s+0.5-1由單位負(fù)反饋等效運(yùn)算關(guān)系得G(s)=G11+G1,則所以系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G1(s)=6、某復(fù)合控制系統(tǒng)如題6圖所示,圖中wcsY(s)T(s)E(s)wc若使經(jīng)前饋補(bǔ)償后的等效系統(tǒng)變?yōu)镮I型(兩個(gè)積分環(huán)節(jié)),參數(shù)a和b應(yīng)為何值?Y(s)T(s)E(s)wR(s)y-×wg×rR(s)y-×w×題6圖解:如圖給定部分參數(shù)則可得E(s)=R(s)-Y(s)T(s)=E(S)+WCY(s)=Wg聯(lián)立解得:Y(s)R(s)==11+10從而誤差傳遞函數(shù):E=由于系統(tǒng)為兩個(gè)積分環(huán)節(jié)系統(tǒng),則15-500a=0,50-500b=0得a=3100,b=7、已知RC網(wǎng)絡(luò)如題7圖所示,其中u1、u2分別為網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出;假設(shè)該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的初始狀態(tài)均為零狀態(tài),現(xiàn)要求:(1)繪制該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖;(2)求出傳遞函數(shù)U2(s)U1(s);(3)討論元件參數(shù)R1,R2,C1及C2是否影響該網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)的收斂性.I2(s)ICU2(s)I1(s)RUIRRU1(s)CC解(1)由圖可知,U2(s)=U1U1網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如下:1C2sR2I21RI-+-C1sU1(s)+-CU1C2sU2(s)I1s1R11UI1(2)③-①得U1聯(lián)立②和④得I則U2聯(lián)立②和⑤得傳遞函數(shù)U2(s)(3)從上式可知,無(wú)論R1,R2,C1及C2怎么變化都不會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性,因?yàn)樵搨鬟f函數(shù)的分母多項(xiàng)式所求出的極點(diǎn)一定在負(fù)半軸,所以它一定是穩(wěn)定的.G58、已知某控制系統(tǒng)的方框圖如題8圖所示,其中,R(s)為系統(tǒng)輸入,C(s)為系統(tǒng)輸出,E(s)為誤差信號(hào),試用方框圖和信號(hào)流圖方法,求傳遞函數(shù)C(s)/R(s)和E(s)/R(s)。若E(s)不是如題12圖所示從比較點(diǎn)引出,而是環(huán)節(jié)G1(s)的輸入,試求C(s)/E(s)。GH2-H-C(s)-G4G3G2G1-R(s)C(s)-GGGG-E(s)H1E(s)HG5G3H2GH--C(s)-G4G3G2G1-R(s)C(s)-GGGG-E(s)H1GE(s)HG3GGGC(s)-R(s)C(s)-E(s)E(s)所以C(s)R(s)==G由于E(s)=R(s)-C(s),則E(s)R(s)=1-C(s)R(s)H2G3G4+G5若E(s)不是E(s)不是從比較點(diǎn)引出,H--G1G21+G2G3H1G3G4GGC(s)-E(s)E(s)G1G1G2C(s)-R(s)C(s)-H2H2E(s)則C(s)E(s)==GN(s)9、控制系統(tǒng)方框圖如題9圖所示。?(1)用方框圖等效變換法,求系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)Y(s)/R(s)和E(s)/R(s);(2)欲使系統(tǒng)的輸出Y(s)不受擾動(dòng)N(s)的影響,應(yīng)滿足何條件?N(s)Y(s)E(s)+G5(s)(沒(méi)變符號(hào)的箭頭全為加號(hào))Y(s)E(s)+G--H2(s)G4(s)G3(s)G2(s)G1(s)R(s)--HGGGG-H1(s)-HN(s)解:簡(jiǎn)化程序框圖如下:N(s)G5GY(s)+E(s)Y(s)+E(s)H1sG3(s)---G4(s)G3(s)G2(s)G1(s)R(s)H---GGGGH2(s)/GH2(s)N(s)N(s)Y(s)E(s)+GY(s)E(s)+GH1sG3(s)G3sG4s+G5(s)G1sHG---HH2(s)由上圖可知:當(dāng)N(s)=0時(shí),開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為G=G反饋傳遞函數(shù)H=1+H所以Y(s)由于E(s)=R(s)-Y(s),則E(s)=1+(2)由(1)中圖可知,若輸入信號(hào)E(s)=0,則開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G反饋通道函數(shù)H所以Y(s)若要Y(s)N(s)=0,則應(yīng)滿足條件10、某系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如題10圖所示。試?yán)L出相應(yīng)的信號(hào)流圖,并利用梅森公式求出閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。(沒(méi)標(biāo)符號(hào)的箭頭全為加號(hào))G8GGC(s)C(s)--H1H2G6G5G4G3G2G1R(s)--HHGGGGGG-G9-GH3H解:由流程圖可得如下信號(hào)流圖:G8G71G6G5G4G3GG1GGGGGG-H1C(s)R(s)-HC(s)-H2-H-H3G-HG該信號(hào)流圖單獨(dú)回路有7個(gè):則L1=-G4HL5=-G7兩兩互