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《自動(dòng)控制原理課后習(xí)題答案》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、第一章引論1-1試描述自動(dòng)控制系統(tǒng)基本組成，并比較開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。答：自動(dòng)控制系統(tǒng)一般都是反饋控制系統(tǒng)，主要由控制裝置、被控部分、測(cè)量元件組成。控制裝置是由具有一定職能的各種基本元件組成的，按其職能分，主要有給定元件、比較元件、校正元件和放大元件。如下圖所示為自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成。開環(huán)控制系統(tǒng)是指控制器與被控對(duì)象之間只有順向作用，而沒有反向聯(lián)系的控制過(guò)程。此時(shí)，系統(tǒng)構(gòu)成沒有傳感器對(duì)輸出信號(hào)的檢測(cè)部分。開環(huán)控制的特點(diǎn)是：輸出不影響輸入，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通常容易實(shí)現(xiàn)；系統(tǒng)的精度與組成的元器件精度密切
2、相關(guān)；系統(tǒng)的穩(wěn)定性不是主要問(wèn)題；系統(tǒng)的控制精度取決于系統(tǒng)事先的調(diào)整精度，對(duì)于工作過(guò)程中受到的擾動(dòng)或特性參數(shù)的變化無(wú)法自動(dòng)補(bǔ)償。閉環(huán)控制的特點(diǎn)是：輸出影響輸入，即通過(guò)傳感器檢測(cè)輸出信號(hào)，然后將此信號(hào)與輸入信號(hào)比較，再將其偏差送入控制器，所以能削弱或抑制干擾；可由低精度元件組成高精度系統(tǒng)。閉環(huán)系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)比較的關(guān)鍵，是在于其結(jié)構(gòu)有無(wú)反饋環(huán)節(jié)。1-2請(qǐng)說(shuō)明自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本性能要求。答：自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求概括來(lái)講，就是要求系統(tǒng)具有穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性。穩(wěn)定性是對(duì)系統(tǒng)的基本要求，不穩(wěn)定的系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)預(yù)定任務(wù)。
3、穩(wěn)定性通常由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定與外界因素?zé)o關(guān)。對(duì)恒值系統(tǒng)，要求當(dāng)系統(tǒng)受到擾動(dòng)后，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的調(diào)整能夠回到原來(lái)的期望值（例如恒溫控制系統(tǒng)）。對(duì)隨動(dòng)系統(tǒng)，被控制量始終跟蹤參量的變化（例如炮轟飛機(jī)裝置）。快速性是對(duì)過(guò)渡過(guò)程的形式和快慢提出要求，因此快速性一般也稱為動(dòng)態(tài)特性。在系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，希望過(guò)渡過(guò)程進(jìn)行得越快越好，但如果要求過(guò)渡過(guò)程時(shí)間很短，可能使動(dòng)態(tài)誤差過(guò)大，合理的設(shè)計(jì)應(yīng)該兼顧這兩方面的要求。準(zhǔn)確性用穩(wěn)態(tài)誤差來(lái)衡量。在給定輸入信號(hào)作用下，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，其實(shí)際輸出與所期望的輸出之差叫做給定穩(wěn)態(tài)誤差。顯然，這
4、種誤差越小，表示系統(tǒng)的精度越高，準(zhǔn)確性越好。當(dāng)準(zhǔn)確性與快速性有矛盾時(shí)，應(yīng)兼顧這兩方面的要求。1-3請(qǐng)給出圖1-4爐溫控制系統(tǒng)的方框圖。答：1-4請(qǐng)給出圖1-7熱工水溫控制系統(tǒng)方框圖，說(shuō)明系統(tǒng)如何工作以保持熱水溫度為期望值，并指出被控對(duì)象、控制裝置、測(cè)量裝置及輸入量和輸出量。答：冷水在熱交換器中由通入的蒸汽加熱，得到一定溫度的熱水，冷水流量變化用流量計(jì)測(cè)量，溫度傳感器不斷測(cè)量熱水溫度，并在溫度控制器中與給定溫度比較，當(dāng)實(shí)際水溫高于設(shè)定溫度值時(shí)，輸出的偏差會(huì)控制蒸汽閥門關(guān)小，進(jìn)入熱交換器的蒸汽量減少，水溫降低，直
5、至偏差為零。在該系統(tǒng)中，冷水流量為擾動(dòng)量，當(dāng)冷水流量變大時(shí)，熱水溫度將有所降低。當(dāng)流量計(jì)測(cè)得冷水流量變化時(shí)，系統(tǒng)按前饋控制溫度控制器，使其閥門開大或關(guān)小來(lái)改變蒸汽量，從而補(bǔ)償因冷水流量變化引起的熱水溫度變化。被控對(duì)象：熱交換器；控制裝置：溫度控制器；測(cè)量裝置：流量計(jì)和溫度計(jì)；輸入量：給定水溫；輸出量：實(shí)際水溫。1-5如圖1-12所示的家用電冰箱控制系統(tǒng)示意圖，請(qǐng)畫出電冰箱溫度控制系統(tǒng)原理方框圖，并說(shuō)明其工作原理。答：控制盒是一個(gè)控制裝置。冰箱室溫由控制盒中元件設(shè)定，溫度檢測(cè)轉(zhuǎn)換裝置反應(yīng)冰箱實(shí)際室溫的變化。室溫
6、的設(shè)定值與實(shí)際值比較，其偏差通過(guò)控制盒校正裝置，控制繼電器閉合或斷開，從而控制壓縮機(jī)的運(yùn)行或停止。由于壓縮機(jī)的作用，管道內(nèi)循環(huán)氣體的溫度得到改變，蒸發(fā)器向室內(nèi)散發(fā)冷氣，直至箱體室溫與設(shè)定室溫一致。1-6圖1-13為谷物濕度控制系統(tǒng)示意圖。在谷物磨粉生產(chǎn)過(guò)程中，磨粉前需控制谷物濕度，以達(dá)到最多的出粉量。谷物按一定流量通過(guò)加水點(diǎn)，加水量由自動(dòng)閥門控制。加水過(guò)程中，谷物流量、加水前谷物濕度及水壓都是對(duì)谷物濕度的擾動(dòng)。為提高控制精度，系統(tǒng)中采用了谷物濕度順饋控制，試畫出系統(tǒng)方框圖。答：第二章控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型2-1請(qǐng)列
7、寫出圖2-53的系統(tǒng)傳遞函數(shù)，輸入量為ui(t)，輸出量為uo(t)。答：（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）2-3試推出圖2-55中無(wú)源網(wǎng)絡(luò)的微分方程。答：（1）（2）（3）2-5已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：，系統(tǒng)初始條件為，，試求系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)。答：（1）（2）（3）（4）2-6某系統(tǒng)在階躍信號(hào)r(t)=1(t)、零初始條件下的輸出響應(yīng)，試求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)和脈沖響應(yīng)。答：（1）（2）（3）（4）2-7系統(tǒng)微分方程組：式中，、、和均為常數(shù)，試建立以、、為輸入量，以為輸出量的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
8、。答：2-8已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2-56所示，當(dāng)、時(shí)，試求：（1）到的前向通道傳遞函數(shù)；（2）到的開環(huán)傳遞函數(shù)；（3）到的誤差傳遞函數(shù)；（4）到的閉環(huán)傳遞函數(shù)。答：（1）（2）（3）（4）2-9試通過(guò)結(jié)構(gòu)圖等效變換，求圖2-57所示各控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)。答：（1）（2）（3）（4）2-10用結(jié)構(gòu)圖化簡(jiǎn)的方法，將圖2-58所示結(jié)構(gòu)圖化簡(jiǎn)，并求出其給定信號(hào)和擾動(dòng)信號(hào)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。答：（1）（2）2-11試
