自動(dòng)控制原理練習(xí)題全大題

自動(dòng)控制原理練習(xí)題全大題

1.1什么是系統(tǒng)？什么是被控對象？什么是控制？

1.2什么是自動(dòng)控制？它對人類活動(dòng)有什么意義？

1.3試列舉幾個(gè)日常生活中的開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)，并說明

它們的工作原理。

1.4自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由哪幾部分組成？各組成部分有什么功能？

1.5試用反饋控制原理來說明司機(jī)駕駛汽車是如何進(jìn)行線路方向控制

的，并畫出系統(tǒng)方框圖。

1.6洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的方框圖如習(xí)題1.6圖所示，試設(shè)計(jì)一個(gè)閉環(huán)控

制的洗衣機(jī)系統(tǒng)方框圖。

2.1試列寫出習(xí)題2.1圖中各電路的動(dòng)態(tài)方程。

(a)

(b)

2.2試求習(xí)題2.2圖所示有源網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)。R2

Uo

(a)

C

C

00

(d)

CUo

(b)

C

1?Fo

(e)

2.3試求習(xí)題2.3圖所示有源網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)。

R

U

U0

2.4試用拉氏變換變換下列微分方程(初始值為0)。

2

2

2

2

cMt)dy⑴⑴？?y⑴？x⑴dtdtdy(t)dy⑴⑵？2?y(t)?x⑴dtdtdy(t)⑶T?y⑴？x(t)dt

2.5系統(tǒng)的微分方程如下：

xl(t)?r(t)?c(t)

Tdx2(t)

ldt?Klxl(t)?x2(t)

x3(t)?x2(t)?K3c(t)

Tdc(t)

2dt?c(t)?K2x3(t)

式中,Tl、T2、KI、K2、K3均為正的常數(shù)，畫出動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，并

求傳遞函數(shù)C(s)/R(s)0

系統(tǒng)的輸入量為r(t),輸出量為c(t),試

2.6系統(tǒng)微分方程如下：

xl(t)=r(t)-c(t)-nl(t)

x2⑴=Klxl(t)

x3(t)=x2(t)-x5(t)

Tdx4(t)

dt?x3(t)

x5(t)?x4(t)?K2n2(t)

d2c(t)?dc(t)?K

dt2dt3n5(t)

式中,T、KI、K2、K3均為正常數(shù)。量的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。

試建立以r(t)、nl⑴和n2(t)為輸入量,c(t)為輸出

2.7試將習(xí)題2.7圖所示的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)換為信號(hào)流圖。

(a)

(c)

(e)

(b)

(d)

(f)

2.8分別用等效變換及梅遜公式求解習(xí)題2.8圖所示各圖的傳遞函數(shù)

C(s)/R(s)o

(a)(b)

(c)(d)(e)

2.9試求習(xí)題2.9圖所示系統(tǒng)分別在輸入信號(hào)和擾動(dòng)信號(hào)作用下的閉

環(huán)傳遞函數(shù)，并求系統(tǒng)的總輸出。

3

3.1設(shè)溫度計(jì)需要在1min內(nèi)指示出響應(yīng)值的98%,并且假設(shè)溫度計(jì)

為一階系統(tǒng)，求時(shí)間常數(shù)T。如果將溫度計(jì)放在澡盆內(nèi)，澡盆的溫度以

10℃/min的速度線性變化。求溫度計(jì)的誤差。

3.2設(shè)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)①(s)=l/(Ts+l),當(dāng)輸入單位階躍信號(hào)時(shí),

經(jīng)15s系統(tǒng)響應(yīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的98%,試確定系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)T及開環(huán)傳

遞函數(shù)G(s)o

3.3已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)=4/[s(s+l)],系統(tǒng)為單位反饋系統(tǒng),

求系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)。

3.4設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)=l/[s(s+l)],試求系統(tǒng)的單

位階躍響應(yīng)及上升時(shí)間、超調(diào)量、調(diào)整時(shí)間。

3.5已知系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)為c(t)=l-1,8e-4t+0.8e-9t,求：

(1)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)；

(2)系統(tǒng)的阻尼比和無阻尼自然振蕩頻率。

3.6已知單位負(fù)反饋二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線如習(xí)題3.6圖所示。

試確定系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。

3.7已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)=K/[s(Ts+l)],若要求

o%W16%,ts=6s(±5%誤差帶)，試確定K、T的值。

3.8系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如習(xí)題3.8圖所示，其中Gc(s)=Ts+1。

試求滿足I20.707時(shí)的T值。

3.9一閉環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)如習(xí)題3.9圖所示。求當(dāng)。％W20%,ts=1.8

s(±5%誤差帶)時(shí)，系統(tǒng)的參數(shù)K和T的值。

3.10閉環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如習(xí)題3.10圖所示。若要求，=0.707,則參數(shù)

T應(yīng)如何選擇。

3.13已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如習(xí)題3.13圖所示。問T取值多少，系統(tǒng)才能

穩(wěn)定。

3.14已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如習(xí)題3.14圖所示，確定系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)T的取值。

3.16系統(tǒng)如習(xí)題3.16圖所示。為了使系統(tǒng)在r(t)=t2時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差不

大于1/10,要穩(wěn)定，試確定T和K

的取值。

同時(shí)系統(tǒng)

3.17系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如習(xí)題3.17圖所示。欲保證，=0.7且單位斜坡函數(shù)

輸入時(shí)穩(wěn)態(tài)誤差ess=0.25,試確定K和T的取值。

3.18系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如習(xí)題3.18圖所示。求nl(t)=n2(t)=l(t)時(shí)，系統(tǒng)的

穩(wěn)態(tài)誤差。

3.19復(fù)合控制系統(tǒng)如習(xí)題3.19圖所示，問應(yīng)怎樣選擇傳遞函數(shù)G