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自动控制原理习题集.doc

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文档列表 文档介绍

自动控制原理自动控制系统概述
什么是自动控制?什么是反馈?对人类活动有何意义?
闭环控制系统是怎样实现控制作用的?试举例说明。
自动控制系统主要有哪几部分组成?各组成部分有什么功能?
试叙述电冰箱中温度控制系统的控制温度过程。
试叙述骑自行车时的闭环控制过程。
1-6 如图所示,液位自动控制系统原理示意图。在任意情况下,希望液面高度c 维持不变,试说明系统工作原理,并画出系统方块图。
1-7 题图所示的电炉温度控制系统示意图。试分析系统保持电炉温度恒定的工作过程,指出系统的被控对象、被控量以及各不见的作用,最后绘制系统方块图。
1-8 题图所示的水温控制系统示意图,冷水在热交换器中又通入的蒸汽加热,从而得到一定温度的热水。冷水流量变化用流量计测量。试绘制系统方块图,并说明为了保持热水温度为期望值,系统是如何工作的?系统的被控对象和控制装置各是什么?
控制系统的数学描述
什么是线性定常系统?线性系统具有什么特性?
什么样的非线性系统不可以用线性化方程来描述?
用传递函数作为数学模型来描述系统有些什么特点?
传递函数可以表示出哪些信息关系?
结构图在应用上有什么优点?
已知电网络如题所示,输入为,输出为,试列写微分方程。
2-7 求下列时间函数的拉氏变换。
(1)
(2)
(3)
(4)
2-8 已知下列拉氏变换,求出时间表达式,并画出曲线草图。
(1)
(2)
(3)
(4)
2-9 用拉氏变换法求解下式微分方程。
(1)
(2)
2-10 画出下面电网络的结构图,并化简求取传递函数。
2-11 已知陀螺动力学系统的结构图如题所示,试求其传递函数。
2-12 惯性导航装置中的地垂线跟踪系统结构图如题图所示,试求其传递函数。
2-13 分别用等价变换法与梅逊公式法化简图示各系统的结构图。
2-14 已知系统结构图如题图所示,试用梅逊公式法求取传递函数。
2-15 写出题图所示系统的输出表达式。
2-16 已知系统在算子域的代数方程组描述如下,试画出系统的结构图,并化简求取传递函数。
2-17 已知系统的微分方程组描述如下,试画出结构图,并化简求取传递函数。
控制系统的时域分析
二阶系统的特征参数是什么?有什么物理意义?
二级系统阶跃响应有哪些类型?由什么决定?
物理系统的阶跃响应是不是能在瞬时完成,为什么?
什么是稳态误差?稳态误差的三要素是什么?
系统的前向积分器是以什么方式影响系统的稳态误差的?
扰动信号对系统的稳态误差影响是什么?
3-7 已知某装置的电路如题图所示,输入信号为单位阶跃信号时,试计算其输出响应,画出的草图,并计算响应时间。
3-8 已知某检测元件响应特性为=,并保证原增益不变,采用负反馈方法来实现如题图所示,试计算图中各增益的值、。
3-9 已知速度反馈控制系统如题图所示,为了保证系统阶跃响应的超调量<20%,,试确定前向增益的值和速度反馈系数的值。
3-10 已知系统的闭环特征方程如下,试用代数稳定性判据判别系统的稳定性。
(1)
(2)
(3)
(4)
3-11 实验测得单位反馈控制系统在输入信号为=1时,其输出信号的响应曲线如题图所示,试确定系统的开环传递函数。
3-12 题图所示机械系统,当受到=4牛顿力的作用时,位移量x的阶跃响应如图所示,试确定机械系统的参数m,k,f的值。
3-13 试判别题图所示系统的稳定性。
3-14 试确定题图所示系统参数K和的稳定性。
3-15 反馈控制系统如题图所示,如果要求闭环系统的特征根全部位于s平面上虚轴的左面,试确定参数K的取值范围。
3-16 已知系统的闭环特征方程为=0,试由代数稳定性判据确定使得系统闭环特征根的实部均小于-1的最大K值。
3-17 题图所示系统,如果要求系统作等幅振荡,确定系统参数K、a的值和振荡频率。
3-18 题图所示系统,开环传递函数中的因子作严格对消与不严格对消时,判别系统的稳定性。
3-19 已知某控制系统如题图所示,内环为正反馈,反馈系数为,,是不稳定的,在反馈的基础上增加前向通路比例-微分控制时,系统可以稳定,试确定
系统稳定时,PD控制器参数,的取值条件;
当正反馈系数=,要求系统阶跃响应的超调量和过渡时间,试确定PD控制器参数,的取值。
3-20 设单位反馈系统的开环传递函数如下,分别计算系统的静态位置误差系数,静态速度误差系数,静态加速度误差系数,并分别计算当输入为、、时的稳态误差。
(1)
(2)
(3)
(4)
3-21 带有扰动信号输入的控制系统其结构图如题图所示,输入信号为,

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