自动控制原理课件-黄坚期末复习超完整版

自动控制原理第五版课后答案完整版-2

第 一 章 1-1 图1-2是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。 图1-2 液位自动控制系统 解：被控对象：水箱；被控量：水箱的实际水位；给定量电位器设定水位r u （表征液 位的希望值r c ）；比较元件：电位器；执行元件：电动机；控制任务：保持水箱液位高度 不变。 工作原理：当电位电刷位于中点（对应 r u ）时，电动机静止不动，控制阀门有一定的 开度，流入水量与流出水量相等，从而使液面保持给定高度 r c ，一旦流入水量或流出水量 发生变化时，液面高度就会偏离给定高度r c 。 当液面升高时，浮子也相应升高，通过杠杆作用，使电位器电刷由中点位置下移，从而给电动机提供一定的控制电压，驱动电动机，通过减速器带动进水阀门向减小开度的方向转动，从而减少流入的水量，使液面逐渐降低，浮子位置也相应下降，直到电位器电刷回到中点位置，电动机的控制电压为零，系统重新处于平衡状态，液面恢复给定高度r c 。 反之，若液面降低，则通过自动控制作用，增大进水阀门开度，加大流入水量，使液面升高到给定高度r c 。 系统方块图如图所示： 1-10 下列各式是描述系统的微分方程，其中c(t)为输出量，r (t)为输入量，试判断哪些是线性定常或时变系统，哪些是非线性系统? （１） 222 ) ()(5)(dt t r d t t r t c ++=；

（２）)()(8) (6)(3)(2 233t r t c dt t dc dt t c d dt t c d =+++； （３） dt t dr t r t c dt t dc t )(3)()()(+=+； （４）5cos )()(+=t t r t c ω； （５）?∞-++=t d r dt t dr t r t c τ τ)(5) (6)(3)(； （６）)()(2 t r t c =； （７）???? ?≥<=.6),(6,0)(t t r t t c 解：（1）因为c(t)的表达式中包含变量的二次项2 ()r t ，所以该系统为非线性系统。 （2）因为该微分方程不含变量及其导数的高次幂或乘积项，且各项系数均为常数，所以该 系统为线性定常系统。 （3）该微分方程不含变量及其导数的高次幂或乘积项，所以该系统为线性系统，但第一项 () dc t t dt 的系数为t ，是随时间变化的变量，因此该系统为线性时变系统。 （4）因为c(t)的表达式中r(t)的系数为非线性函数cos t ω，所以该系统为非线性系统。 （5）因为该微分方程不含变量及其导数的高次幂或乘积项，且各项系数均为常数，所以该系统为线性定常系统。 （6）因为c(t)的表达式中包含变量的二次项2()r t ，表示二次曲线关系，所以该系统为非 线性系统。 （7）因为c(t)的表达式可写为()()c t a r t =?，其中 0(6) 1(6)t a t ?

自动控制原理第五版课后答案解析[完整版]

WORD 资料可编辑 第一章 1-1 图 1-2 是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。 图 1-2液位自动控制系统 解：被控对象：水箱；被控量：水箱的实际水位；给定量电位器设定水位u r（表征液 位的希望值c r）；比较元件：电位器；执行元件：电动机；控制任务：保持水箱液位高 度不变。 工作原理：当电位电刷位于中点（对应u r）时，电动机静止不动，控制阀门有一定的 开度，流入水量与流出水量相等，从而使液面保持给定高度c r，一旦流入水量或流出水量 发生变化时，液面高度就会偏离给定高度c r。 当液面升高时，浮子也相应升高，通过杠杆作用，使电位器电刷由中点位置下移，从而给电动机提供一定的控制电压，驱动电动机，通过减速器带动进水阀门向减小开度的方向转 动，从而减少流入的水量，使液面逐渐降低，浮子位置也相应下降，直到电位器电刷回到中 点位置，电动机的控制电压为零，系统重新处于平衡状态，液面恢复给定高度c r。 反之，若液面降低，则通过自动控制作用，增大进水阀门开度，加大流入水量，使液面 升高到给定高度c r。 系统方块图如图所示： 1-10下列各式是描述系统的微分方程，其中c(t)为输出量，r (t)为输入量，试判断哪些是线性定常或时变系统，哪些是非线性系统? c(t)5r 2(t) t d2r (t) 2

WORD 资料可编辑 （２） （３） （４） （５） （６） （７） d 3c(t ) 3 d 2 c(t) 6 dc(t) 8c(t ) r (t ) dt 3 dt 2 dt ； t dc(t ) c(t ) r (t) 3 dr (t ) dt dt ； c(t) r (t ) cos t 5 ； r ( )d c(t) 3r (t) 6 dr (t ) 5 t dt ； c(t) r 2 (t) ； c(t) 0, t 6 r (t), t 6. 解：（ 1）因为 c(t) 的表达式中包含变量的二次项 r 2 (t ) ，所以该系统为非线性系统。 （ 2）因为该微分方程不含变量及其导数的高次幂或乘积项，且各项系数均为常数，所以该系统为线性定常系统。 （ 3）该微分方程不含变量及其导数的高次幂或乘积项，所以该系统为线性系统，但第一项 t dc(t ) dt 的系数为 t ，是随时间变化的变量，因此该系统为线性时变系统。 （4）因为 c(t) 的表达式中 r(t) 的系数为非线性函数 cos t ，所以该系统为非线性系统。 （ 5）因为该微分方程不含变量及其导数的高次幂或乘积项，且各项系数均为常数，所以该系统为线性定常系统。 （6）因为 c(t) 的表达式中包含变量的二次项 r 2 (t ) ，表示二次曲线关系，所以该系统为非 线性系统。 0 (t 6) a （7）因为 c(t) 的表达式可写为 c(t ) a r (t) ，其中 1 (t 6) ，所以该系统可看作是 线性时变系统。

(完整版)自动控制原理知识点总结

@~@ 自动控制原理知识点总结 第一章 1.什么是自动控制？（填空） 自动控制：是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置操纵受控对象，是被控量等于给定值或按给定信号的变化规律去变化的过程。 2.自动控制系统的两种常用控制方式是什么？（填空） 开环控制和闭环控制 3.开环控制和闭环控制的概念？ 开环控制：控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系 特点：开环控制实施起来简单，但抗扰动能力较差，控制精度也不高。 闭环控制：控制装置与受控对象之间，不但有顺向作用，而且还有反向联系，既有被控量对被控过程的影响。 主要特点：抗扰动能力强，控制精度高，但存在能否正常工作，即稳定与否的问题。 掌握典型闭环控制系统的结构。开环控制和闭环控制各自的优缺点？ （分析题：对一个实际的控制系统，能够参照下图画出其闭环控制方框图。） 4.控制系统的性能指标主要表现在哪三个方面？各自的定义？（填空或判断） （1）、稳定性：系统受到外作用后，其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力 （2）、快速性：通过动态过程时间长短来表征的 e来表征的 （3）、准确性：有输入给定值与输入响应的终值之间的差值 ss 第二章 1.控制系统的数学模型有什么？（填空） 微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性 2.了解微分方程的建立？ （1）、确定系统的输入变量和输入变量 （2）、建立初始微分方程组。即根据各环节所遵循的基本物理规律，分别列写出相应的微分方程，并建立微分方程组 （3）、消除中间变量，将式子标准化。将与输入量有关的项写在方程式等号的右边，与输出量有关的项写在等号的左边 3.传递函数定义和性质？认真理解。（填空或选择）

自动控制原理黄坚课后习题答案

2-1试建立图所示电路的动态微分方程 - u o + u o 解： u 1=u i -u o i 2=C du 1dt i 1=i-i 2u o i=R 2u 1i 1=R 1=u i -u o R 1 dt d (u i -u o )=C (a)u C d (u i -u o ) dt u o -R 2=i -u o R 1 i=i 1+i 2i 2=C du 1 dt u o i 1=R 2 u 1-u o =L R 2du o dt R 1 i=(u i -u 1) (b)解： ) -R 2(u i -u o )=R 1u 0-CR 1R 2(du i dt dt du o CR 1R 2du o dt du i dt +R 1u o +R 2u 0=CR 1R 2+R 2u i u o +C R 2 du 1dt o +L R 2 du o dt u du o dt R 1R 2L du o dt + CL R 2d 2u o dt 2=--i R 1u o R 1u o R 2+C )u o R 1R 2L du o dt ) CL R 2d 2u o dt 2 =++(u i R 11R 11R 2+(C+ 2-2 求下列函数的拉氏变换。(1) f(t)=sin4t+cos4t L [sin ωt ]= ωω2+s 2 =s+4s 2+16 L [sin4t+cos4t ]= 4s 2+16s s 2+16+s ω2+s 2 L [cos ωt ]=解：

(2) f(t)=t 3+e 4t 解：L [t 3+e 4t ]= 3!s 41s-4+ 6s+24+s 4s 4(s+4)= (3) f(t)=t n e at L [t n e at ]=n!(s-a)n+1 解：(4) f(t)=(t-1)2e 2t e L [(t-1)22t ]=e -(s-2)2(s-2)3 解： 2-3求下列函数的拉氏反变换。 A 1=(s+2)s+1(s+2)(s+3)s=-2=-1=2 f(t)=2e -3t -e -2t (1) F(s)=s+1(s+2)(s+3)解：A 2=(s+3)s+1(s+2)(s+3)s=-3F(s)= 2s+31s+2-= A 1s+2s+3+ A 2 s (2) F(s)=(s+1)2(s+2)f(t)=-2e -2t -te -t +2e -t 解：= A 2s+1s+2+ A 3+ A 1(s+1)2A 1=(s+1)2s (s+1)2(s+2)s=-1A 3=(s+2)s (s+1)2(s+2)s=-2d ds s s+2][A 2= s=-1 =-1 =2 =-2 2s (3) F(s)=2-5s+1s(s 2+1)F(s)(s 2+1)s=+j =A 1s+A 2s=+j A 2=-5A 3=F(s)s s=0f(t)=1+cost-5sint 解：= s + A 3s 2+1A 1s+A 2=1 2s s 2-5s+1=A 1s+A 2 s=j s=j j -2-5j+1=jA 1+A 2 -5j-1=-A 1+jA 2 A 1=1F(s)= 1s s 2+1s -5s 2+1++ (4) F(s)=s+2s(s+1)2(s+3)解：=+s+1A 1s+3 A 2(s+1)2+s A 3+A 4 -12 A 1= 23A 3= 112A 4= A 2= d [s=-1 ds ](s+2)s(s+3) -34 = -34A 2= +-43+f(t)=e -t 32e -3t 2-t e -t 121= s=-1 [s(s+3)]2[s(s+3)-(s+2)(2s+3)] (2-4)求解下列微分方程。 y(0)=y(0)=2 ·+6y (t )=6+5d 2y (t )dt 2dy (t )dt (1)解：s 2Y(s)-sy(0)-y'(0)+5sY(s)-5y(0)+6Y(s)= 6s

(完整版)自动控制原理试题及答案

一、 单项选择题（每小题1分，共20分） 1. 系统和输入已知，求输出并对动态特性进行研究，称为（ C ） A.系统综合 B.系统辨识 C.系统分析 D.系统设计 2. 惯性环节和积分环节的频率特性在（ A ）上相等。 A.幅频特性的斜率 B.最小幅值 C.相位变化率 D.穿越频率 3. 通过测量输出量，产生一个与输出信号存在确定函数比例关系值的元件称为（ C ） A.比较元件 B.给定元件 C.反馈元件 D.放大元件 4. ω从0变化到+∞时，延迟环节频率特性极坐标图为（ A ） A.圆 B.半圆 C.椭圆 D.双曲线 5. 当忽略电动机的电枢电感后，以电动机的转速为输出变量，电枢电压为输入变量时， 电动机可看作一个（ B ） A.比例环节 B.微分环节 C.积分环节 D.惯性环节 6. 若系统的开环传 递函数为2) (5 10+s s ，则它的开环增益为（ C ） A.1 B.2 C.5 D.10 7. 二阶系统的传递函数5 2 5)(2++=s s s G ，则该系统是（ B ） A.临界阻尼系统 B.欠阻尼系统 C.过阻尼系统 D.零阻尼系统 8. 若保持二阶系统的ζ不变，提高ωn ，则可以（ B ） A.提高上升时间和峰值时间 B.减少上升时间和峰值时间 C.提高上升时间和调整时间 D.减少上升时间和超调量 9. 一阶微分环节Ts s G +=1)(，当频率T 1=ω时，则相频特性)(ωj G ∠为（ A ） A.45° B.-45° C.90° D.-90° 10.最小相位系统的开环增益越大，其（ D ） A.振荡次数越多 B.稳定裕量越大 C.相位变化越小 D.稳态误差越小 11.设系统的特征方程为()0516178234=++++=s s s s s D ，则此系统 （ A ） A.稳定 B.临界稳定 C.不稳定 D.稳定性不确定。 12.某单位反馈系统的开环传递函数为：()) 5)(1(++=s s s k s G ，当k =（ C ）时，闭环系统临界稳定。 A.10 B.20 C.30 D.40 13.设系统的特征方程为()025103234=++++=s s s s s D ，则此系统中包含正实部特征的个数 有（ C ） A.0 B.1 C.2 D.3 14.单位反馈系统开环传递函数为()s s s s G ++=652，当输入为单位阶跃时，则其位置误差为（ C ） A.2 B.0.2 C.0.5 D.0.05

自动控制原理黄坚第二版课后答案第五章

5-1设单位负反馈系统的开环传递函数1 10 )(+=s s G ，当把下列输入信号作用在闭环系统输入端时，试求系统的稳态输出。 （1）)30sin()( +=t t r (2) )452cos(2)( -=t t r (s+1) 1解： (s+11) 1 )A ω 11 2+( )2 1ω √ =0.905 = 112+1 1√ = 122 1√ =-5.2o φ ( ω ) ω 11 =-tg -1 1 11 =-tg -1 c s (t)= 0.9sin(t+24.8o ) （1） 计算的最后结果： （1）） 83.24sin(905.0)(+=t t c ； （2）） 3.532cos(785.1)(-=t t c ； 5-2设控制系统的开环传递函数如下，试绘制各系统的开环幅相频率特性曲线和开环对数频率特性曲线。 （1）)15)(5(750 )(++= s s s s G （2）)1110)(1(200)(2++=s s s s G （3）)18)(12(10 )(++= s s s G （4）) 1008()1(1000)(2 +++=s s s s s G （5）)1(10)(-= s s s G （6）131 10)(++=s s s G （7）)15)(1.0()2.0(10)(2 +++=s s s s s G （8）1 31 10)(+-=s s s G

绘制各系统的开环幅相频率特性曲线： s(s+5)(s+15)(1) G(s)=750解：n-m=3I 型系统ω=0A()=∞ωφ-90o ( ω)=-270o φ(ω)=0)= A(ω (2s+1)(8s+1)(3) G(s)=10解：n-m=2 0型系统ω=0)=10 A(ω-180φ)=-180o (ω)=0A()= ω 0)=0o φ(ω)=s(s-1) (5) G(s)=10解：n-m=2 I 型系统ω=0ω=∞)=∞A(ω-270)=-270o φ(ω)=-180φ)=-180o (ω)= 0A()= ω 10(s+0.2) s 2(s+0.1)(s+15)(7) G(s)=解：n-m=3 II 型系统 ω=0 ω=∞ )=∞A(ω-180o φ(ω)=-270o φ(ω )=0A()= ωω 绘制各系统的开环对数频率特性曲线：

(完整版)自动控制原理课后习题及答案

第一章 绪论 1-1 试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点. 解答：1开环系统 (1) 优点:结构简单，成本低，工作稳定。用于系统输入信号及扰动作用能预先知道时，可得到满意的效果。 (2) 缺点：不能自动调节被控量的偏差。因此系统元器件参数变化，外来未知扰动存在时，控制精度差。 2 闭环系统 ⑴优点：不管由于干扰或由于系统本身结构参数变化所引起的被控量 偏离给定值，都会产生控制作用去清除此偏差，所以控制精度较高。它是一种按偏差调节的控制系统。在实际中应用广泛。 ⑵缺点：主要缺点是被控量可能出现波动，严重时系统无法工作。 1-2 什么叫反馈？为什么闭环控制系统常采用负反馈？试举例说 明之。 解答：将系统输出信号引回输入端并对系统产生控制作用的控制方式叫反馈。 闭环控制系统常采用负反馈。由1-1中的描述的闭环系统的优点所证明。例如，一个温度控制系统通过热电阻（或热电偶）检测出当前炉子的温度，再与温度值相比较，去控制加热系统，以达到设定值。 1-3 试判断下列微分方程所描述的系统属于何种类型（线性，非 线性，定常，时变）？ （1）22 ()()() 234()56()d y t dy t du t y t u t dt dt dt ++=+ （2）()2()y t u t =+ （3）()()2()4()dy t du t t y t u t dt dt +=+ （4）() 2()()sin dy t y t u t t dt ω+= （5）22 ()() ()2()3()d y t dy t y t y t u t dt dt ++= （6）2() ()2() dy t y t u t dt +=

自动控制原理黄坚课后答案

自动控制原理黄坚课后 答案 Document number【SA80SAB-SAA9SYT-SAATC-SA6UT-SA18】

5-1设单位负反馈系统的开环传递函数1 10)(+= s s G ，当把下列输入信号作用在闭环系统输入端时，试求系统的稳态输出。 （1）)30sin()( +=t t r (2) )452cos(2)( -=t t r 计算的最后结果： （1）） 83.24sin(905.0)(+=t t c ； （2）） 3.532cos(785.1)(-=t t c ； 5-2设控制系统的开环传递函数如下，试绘制各系统的开环幅相频率特性曲线和开环对数频率特性曲线。 （1）)15)(5(750)(++=s s s s G （2）) 1110)(1(200)(2++=s s s s G （3）)18)(12(10)(++= s s s G （4）)1008()1(1000)(2+++=s s s s s G （5）)1(10)(-=s s s G （6）1 3110)(++=s s s G （7）)15)(1.0()2.0(10)(2+++= s s s s s G （8）13110)(+-=s s s G 绘制各系统的开环幅相频率特性曲线： 绘制各系统的开环对数频率特性曲线： 5-3已知电路如图所示，设R 1=19k Ω,R 2=1 k Ω,C=10μF 。试求该系统传递函数，并作出该系统的伯德图。 计算的最后结果：19.0,2.0)(,1 )(1221112===+=+=c R T c R R T s T s T s G ； 5-4已知一些最小相位系统的对数幅频特性曲线如图所示，试写出它们的传递函数（并粗略地画出各传递函数所对应的对数相频特性曲线）。 计算的最后结果数字：(a) 110 10)(+=s s G (b) 101)(s s G +=； (c) )1100)(101.0(100 )(++=s s s s G ； (d) )1100)(110)(1(250)(+++=s s s s G ；

(完整版)自动控制原理第1章习题参考答案

第1章习题参考答案 1-1 自动控制系统通常由哪些环节组成？它们在控制过程中担负什么功能? 解:见教材P4- 1-2 试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点。 解:见教材P4-6 1-7题1-7图是仓库大门自动控制系统原理示意图。试说明系统自动控制大门开闭的工作原理并画出系统原理方框图。 解: 当合上开门开关时， 电桥会测量出开门位置与开门实际位置间的偏差电压，偏差电压经放大器放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，将大门向上提起，与此同时，和大门连在一起的电刷也向上移动，直到桥式测量电路达到平衡，电动机停止转动，大门达到开启位置。反之，当合上关门开关时，电动机带动绞盘使大门关闭，从而可以实现大门远距离开闭自动控制,系统原理方框如下图所示。 电桥电路放大器电动机绞盘大门 _ 期望门位实际门位 仓库大门控制系统原理方框图 1-8 电冰箱制冷系统工作原理如题1-8图所示。试简述系统的工作原理，指出系统的被控对象、被控量和给定量，画出系统原理方框图。 题1-8图电冰箱制冷系统工作原理 题1-7图仓库大门自动开闭控制系统原

解: 电冰箱制冷系统结构如下图 电冰箱制冷系统结构图 系统的控制任务是保持冰箱内温度c T 等于给定温度r T 。冰箱体是被控对象；箱内温度是被控量，希望的温度r T 为给定量（由电位器的输出电压r U 对应给出）；继电器、压缩机、蒸发器、冷却器所组成制冷循环系统起执行元件的作用。 温度控制器中的双金属温度传感器（测量元件）感受冰箱内的温度并转换为电压信号c U ，与控制器旋钮设定的电位器输出电压r U （对应于希望温度r T ）相比较，构成偏差电压c r U U U -=?（表征希望温度与实际温度的偏差），控制继电器K 。当U ?大到一定值时，继电器接通，压缩机启动，将蒸发器中的高温低压制冷剂送往冷却器散热，降温后的低温低压制冷剂被压缩成低温高压液态进入蒸发器，急速降压扩展成气体，吸收箱体内的热量，使箱体的温度下降；而高温低压制冷剂又被吸入冷却器。如此循环，使冰箱达到制冷的效果。电冰箱控制系统的原理方框图如下图所示。 电冰箱控制系统的原理方框图

(完整版)861自动控制原理

杭州电子科技大学 全国硕士研究生入学考试业务课考试大纲 考试科目名称：自动控制原理科目代码：861 一、自动控制的一般概念 1．自动控制和自动控制系统的基本概念，负反馈控制原理。 2．控制系统的组成与分类。 3．根据实际系统的工作原理画控制系统的方块图。 二、控制系统的数学模型 1．控制系统微分方程的建立，拉氏变换求解微分方程。 2．传递函数的概念、定义和性质。 3．控制系统的结构图，结构图的等效变换。 4．控制系统的信号流图，结构图与信号流图间的关系，由梅孙公式求系统的传递函数。 三、线性系统的时域分析 1．稳定性的概念，系统稳定的充要条件，劳斯稳定判据。 2．稳态性能分析 （1）稳态误差的概念，根据定义求取误差传递函数，由终值定理计算稳态误差。 （2）静态误差系数，系统型别与静态误差系数，影响稳态误差的因素。 3．动态性能分析 （1）一阶系统特征参数与动态性能指标间的关系。 （2）典型二阶系统的特征参数与性能指标的关系。 （3）附加闭环零极点对系统动态性能的影响。 （4）主导极点的概念，用此概念分析高阶系统。 四、线性系统的根轨迹法 1．根轨迹的概念，根轨迹方程，幅值条件和相角条件。 2．绘制根轨迹的基本规则。 3．参数根轨迹的概念。 4．用根轨迹分析系统的性能。 五、线性系统的频域分析 1．频率特性的定义，幅频特性与相频特性。 2．用频率特性的概念分析系统的稳态响应。 3．频率特性的几何表示方法。 （1）典型环节及开环系统幅相频率特性曲线（乃氏曲线或极坐标图）的画法。 （2）典型环节及开环系统对数频率特性曲线（伯德图）的画法。 （3）由对数幅频特性求最小相位系统的开环传递函数。 4．乃奎斯特稳定性判据。 （1）根据乃氏曲线判断系统的稳定性。 （2）由对数频率特性判断系统的稳定性。 5．稳定裕量 （1）当系统稳定时，系统相对稳定性的概念。 （2）幅值裕量和相角裕量的定义及计算。 6．闭环频率特性的有关指标及近似估算。 7．频域指标与时域指标的关系。 六、系统校正

自动控制原理第六章课后习题答案(免费)

自动控制原理第六章课后习题答案（免费） 线性定常系统的综合 6－1 已知系统状态方程为： ()100102301010100x x u y x ? -???? ? ?=--+ ? ? ? ????? = 试设计一状态反馈阵使闭环系统极点配置为－1，－2，－3. 解: 由()100102301010100x x u y x ? -???? ? ?=--+ ? ? ? ????? =可得: (1) 加入状态反馈阵()012K k k k =,闭环系统特征多项式为: 32002012()det[()](2)(1)(2322)f I A bK k k k k k k λλλλλ=--=++++-+--+- (2) 根据给定的极点值,得期望特征多项式: *32()(1)(2)(3)6116f λλλλλλλ=+++=+++ (3) 比较()f λ与*()f λ各对应项系数,可得:0124,0,8;k k k === 即:()408K =

6－2 有系统： ()2100111,0x x u y x ? -????=+ ? ?-????= （1） 画出模拟结构图。 （2） 若动态性能不能满足要求，可否任意配置极点？ （3） 若指定极点为－3，－3，求状态反馈阵。 解(1) 模拟结构图如下: (2) 判断系统的能控性； 0111c U ?? =?? -?? 满秩，系统完全能控，可以任意配置极点。 (3)加入状态反馈阵01(,)K k k =,闭环系统特征多项式为: ()2101()det[()](3)22f I A bK k k k λλλλ=--=+++++ 根据给定的极点值,得期望特征多项式: *2()(3)(3)69f λλλλλ=++=++ 比较()f λ与*()f λ各对应项系数,可解得:011,3k k == 即:[1,3]K =

自动控制原理大题完整版及答案

河南工业大学 《自动控制原理》大题完整版（绝对内部资料） 1. 欠阻尼二阶系统0.6,5n ζω== 试求： 系统的上升时间r t 、超调时间p t 、超调量%p σ 和调节时间s t 解 4d ωω=== arccos 0.6 0.55r d d t π?πωω--= == 0.78p d t π ω= = 3.5 1.17,0.054.4 1.47,0.02n s n t ζωζω?=?=??=??=?=?? %100%9.48%p e σ=?= 1． 已知单位反馈系统的开环传递函数 10 ()(4)(51) G s s s s = ++ 试求输入信号为()r t t =时，系统的稳态误差ss e 解： 求得闭环系统特征方程为 32()5214100D s s s s =+++= 由劳斯判据 3s 5 4 2s 21 10 1s 23/7

0s 10 所以，系统稳定 由 10 2.5 ()(4)(51)(0.251)(51) G s s s s s s s = =++++， 2.5K = 又因为系统为I 型系统，当输入为()r t t =时， 1 0.4ss e K = = 2． 已知系统开环传递函数为 (1) ()(21) K s G s s s += + 试绘制系统概略根轨迹。 解： 实轴上根轨迹为(,1],[0.5,)-∞--∞ 分离点 111 0.51 d d d += ++ 解得 120.293, 1.707d d =-=- 根轨迹如图

3． 如图所示系统结构图，求传递函数 () () C s R s 解： 可采用化简法或梅森增益公式 1212121 1G G C R G G G G H =+++ 4． 已知单位反馈系统的开环传递函数为 ()(1) K G s s Ts = + 画出奈氏曲线，当K>0，T>0时用奈奎斯特稳定判据判断闭环系统稳定性。 解： (0)90()0180 G j G j +?? =∞∠-∞=∠- 奈氏曲线为

(完整版)自动控制原理简答题

47、传递函数：传递函数是指在零初始条件下，系统输出量的拉式变换与系统输入量的拉式变换之比。 48、系统校正：为了使系统达到我们的要求，给系统加入特定的环节，使系统达到我们的要求，这个过程叫系统校正。 49、主导极点：如果系统闭环极点中有一个极点或一对复数极点据虚轴最近且附近没有其他闭环零点，则它在响应中起主导作用称为主导极点。 51、状态转移矩阵：()At t e φ=，描述系统从某一初始时刻向任一时刻的转移。 52、峰值时间：系统输出超过稳态值达到第一个峰值所需的时间为峰值时间。 53、动态结构图：把系统中所有环节或元件的传递函数填在系统原理方块图的方块中，并把相应的输入输出信号分别以拉氏变换来表示从而得到的传递函数方块图就称为动态结构图。 54、根轨迹的渐近线：当开环极点数 n 大于开环零点数 m 时，系统有n-m 条根轨迹终止于 S 平面的无穷远处，且它们交于实轴上的一点，这 n-m 条根轨迹变化趋向的直线叫做根轨迹的渐近线。 55、脉冲传递函数：零初始条件下，输出离散时间信号的z 变换()C z 与输入离散信号的变换()R z 之比，即()()() C z G z R z =。 56、Nyquist 判据（或奈氏判据）：当ω由-∞变化到+∞时， Nyquist 曲线（极坐标图）逆时针包围（-1，j0）点的圈数N ，等于系统G(s)H(s)位于s 右半平面的极点数P ，即N=P ，则闭环系统稳定；否则（N ≠P ）闭环系统不稳定，且闭环系统位于s 右半平面的极点数Z 为：Z=∣P-N ∣ 57、程序控制系统: 输入信号是一个已知的函数，系统的控制过程按预定的程序进行，要求被控量能迅速准确地复现输入，这样的自动控制系统称为程序控制系统。 58、稳态误差：对单位负反馈系统，当时间t 趋于无穷大时，系统对输入信号响应的实际值与期望值（即输入量）之差的极限值，称为稳态误差，它反映系统复现输入信号的（稳态）精度。 59、尼柯尔斯图（Nichocls 图）：将对数幅频特性和对数相频特性画在一个图上，即以（度）为线性分度的横轴，以 l(ω)=20lgA(ω)（db ）为线性分度的纵轴，以ω为参变量绘制的φ(ω) 曲线，称为对数幅相频率特性，或称作尼柯尔斯图（Nichols 图） 60、零阶保持器：零阶保持器是将离散信号恢复到相应的连续信号的环节，它把采样时刻的采样值恒定不变地保持（或外推）到下一采样时刻。 61、状态反馈设系统方程为,x Ax Bu y cx =+=&，若对状态方程的输入量u 取u r Kx =-，则称状态反馈控制。 四.简答题 62、常见的建立数学模型的方法有哪几种？各有什么特点？有以下三种： (1)机理分析法：机理明确，应用面广，但需要对象特性清晰,(2)实验测试法：不需要对象特性清晰，只要有输入输出数据即可，但适用面受限,(3)以上两种方法的结合:通常是机理分析确定结构，实验测试法确定参数，发挥了各自的优点，克服了相应的缺点 63、PD 属于什么性质的校正？它具有什么特点？ 超前校正。可以提高系统的快速性，改善稳定性 64、幅值裕度，相位裕度各是如何定义的？

(完整版)自动控制原理课后习题答案

第1章控制系统概述 【课后自测】 1-1 试列举几个日常生活中的开环控制和闭环控制系统，说明它们的工作原理并比较开环控制和闭环控制的优缺点。 解：开环控制——半自动、全自动洗衣机的洗衣过程。 工作原理：被控制量为衣服的干净度。洗衣人先观察衣服的脏污程度，根据自己的经验，设定洗涤、漂洗时间，洗衣机按照设定程序完成洗涤漂洗任务。系统输出量（即衣服的干净度）的信息没有通过任何装置反馈到输入端，对系统的控制不起作用，因此为开环控制。 闭环控制——卫生间蓄水箱的蓄水量控制系统和空调、冰箱的温度控制系统。 工作原理：以卫生间蓄水箱蓄水量控制为例，系统的被控制量（输出量）为蓄水箱水位（反应蓄水量）。水位由浮子测量，并通过杠杆作用于供水阀门（即反馈至输入端），控制供水量，形成闭环控制。当水位达到蓄水量上限高度时，阀门全关（按要求事先设计好杠杆比例），系统处于平衡状态。一旦用水，水位降低，浮子随之下沉，通过杠杆打开供水阀门，下沉越深，阀门开度越大，供水量越大，直到水位升至蓄水量上限高度，阀门全关，系统再次处于平衡状态。 开环控制和闭环控制的优缺点如下表 1-2 自动控制系统通常有哪些环节组成？各个环节分别的作用是什么？ 解：自动控制系统包括被控对象、给定元件、检测反馈元件、比较元件、放大元件和执行元件。各个基本单元的功能如下： （1）被控对象—又称受控对象或对象，指在控制过程中受到操纵控制的机器设备或过程。 （2）给定元件—可以设置系统控制指令的装置，可用于给出与期望输出量相对应的系统输入量。 （3）检测反馈元件—测量被控量的实际值并将其转换为与输入信号同类的物理量，再反馈到系统输入端作比较，一般为各类传感器。 （4）比较元件—把测量元件检测的被控量实际值与给定元件给出的给定值进行比较，分析计算并产生反应两者差值的偏差信号。常用的比较元件有差动放大器、机械差动装置和电桥等。 （5）放大元件—当比较元件产生的偏差信号比较微弱不足以驱动执行元件动作时，可通过放大元件将微弱信号作线性放大。如电压偏差信号，可用电子管、晶体管、集成电路、晶闸管等组成的电压放大器和功率放大级加以放大。 （6）执行元件—用于驱动被控对象，达到改变被控量的目的。用来作为执行元件的有阀、电动机、液压马达等。 （7）校正元件：又称补偿元件，它是结构或参数便于调整的元件，用串联或反馈的方式连接在系统中，以改善控制系统的动态性能和稳态性能。

(完整版)自动控制原理谢克明第三版部分习题答案

《自动控制原理（第3版）》部分习题答案 第2章 C2-1(a) 21211 ()(1) ()()(1)R sL R Cs G s R sL R Cs R ++=+++ C2-2 2 111 4 23223 3342526()()(1)(1)()() ()()()()() ()()()()()() m a a a a a e m a a L a a a a e m f f R G s K R R G s R Cs K T s R G s K c s G s U s JL s L f JR s fR c c L s R s G s M s JL s L f JR s fR c c U s G s K s =-=-=- +=-+=-Ω== ++++-+Ω== ++++= =Ω 123412346512346()()()()()()1()()()()()()() ()1()()()()() r L G s G s G s G s s U s G s G s G s G s G s G s s M s G s G s G s G s G s Ω= +Ω= + C2-4(a) 3123123()()()R Ls G s R R R Ls R R R = ++++ C2-4(b) 323123()()() R Ls G s R R Ls R R R =+++ C2-5 3211222 11212311(1)(1)(),(),(),()()1 a b c d R Cs R Cs R C s R C s R G s RCs G s G s G s R Cs R C s R R R Cs ++++=-=- =-=-++ C2-6 12314512123214342123312341232233344()()()()() ()()1()()()()()()()()()()()()()()()()()()() ()1()()()()()()()()()()a b G s G s G s G s G s G s G s G s G s H s G s G s H s G s G s H s G s H s G s G s G s H s G s G s G s G s G s G s G s G s H s G s G s H s G s G s H s +=++++++= +++-12341()()()()() G s G s G s G s H s

自动控制原理第六版期末考试八套习题集要点

自动控制原理1 一、 单项选择题（每小题1分，共20分） 1. 系统和输入已知，求输出并对动态特性进行研究，称为（ c ） A.系统综合 B.系统辨识 C.系统分析 D.系统设计 2. 惯性环节和积分环节的频率特性在（ d ）上相等。 A.幅频特性的斜率 B.最小幅值 C.相位变化率 D.穿越频率 3. 通过测量输出量，产生一个与输出信号存在确定函数比例关系值的元件称为（ d ） A.比较元件 B.给定元件 C.反馈元件 D.放大元件 4. ω从0变化到+∞时，延迟环节频率特性极坐标图为（a ） A.圆 B.半圆 C.椭圆 D.双曲线 5. 当忽略电动机的电枢电感后，以电动机的转速为输出变量，电枢电压为输入变量时，电动机可看作一个（ d ） A.比例环节 B.微分环节 C.积分环节 D.惯性环节 6. 若系统的开环传 递函数为 2) (5 10+s s ，则它的开环增益为（c ） A.1 B.2 C.5 D.10 7. 二阶系统的传递函数5 2 5 ) (2 ++= s s s G ，则该系统是（b ） A.临界阻尼系统 B.欠阻尼系统 C.过阻尼系统 D.零阻尼系统 8. 若保持二阶系统的ζ不变，提高ωn ，则可以（b ） A.提高上升时间和峰值时间 B.减少上升时间和峰值时间 C.提高上升时间和调整时间 D.减少上升时间和超调量 9. 一阶微分环节Ts s G +=1) (，当频率T 1= ω时，则相频特性)(ωj G ∠为（ a ） A.45° B.-45° C.90° D.-90° 10.最小相位系统的开环增益越大，其（ d ） A.振荡次数越多 B.稳定裕量越大 C.相位变化越小 D.稳态误差越小 11.设系统的特征方程为()0516178234 =++++=s s s s s D ，则此系统 （ ） A.稳定 B.临界稳定 C.不稳定 D.稳定性不确定。 12.某单位反馈系统的开环传递函数为：()) 5)(1(++= s s s k s G ，当k =（ ）时，闭环系统临界稳定。 A.10 B.20 C.30 D.40 13.设系统的特征方程为()025103234=++++=s s s s s D ，则此系统中包含正实部特征的个数有（ ） A.0 B.1 C.2 D.3 14.单位反馈系统开环传递函数为()s s s s G ++= 65 2，当输入为单位阶跃时，则其位置误差为（ ） A.2 B.0.2 C.0.5 D.0.05 15.若已知某串联校正装置的传递函数为1 101 ) (++= s s s G c ，则它是一种（ ） A.反馈校正 B.相位超前校正

自动控制原理第五版课后答案解析完整版

第 一 章 1-1 图1-2是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。 图1-2 液位自动控制系统 解：被控对象：水箱；被控量：水箱的实际水位；给定量电位器设定水位r u （表征液 位的希望值r c ）；比较元件：电位器；执行元件：电动机；控制任务：保持水箱液位高度 不变。 工作原理：当电位电刷位于中点（对应 r u ）时，电动机静止不动，控制阀门有一定的 开度，流入水量与流出水量相等，从而使液面保持给定高度 r c ，一旦流入水量或流出水量 发生变化时，液面高度就会偏离给定高度r c 。 当液面升高时，浮子也相应升高，通过杠杆作用，使电位器电刷由中点位置下移，从而给电动机提供一定的控制电压，驱动电动机，通过减速器带动进水阀门向减小开度的方向转动，从而减少流入的水量，使液面逐渐降低，浮子位置也相应下降，直到电位器电刷回到中点位置，电动机的控制电压为零，系统重新处于平衡状态，液面恢复给定高度r c 。 反之，若液面降低，则通过自动控制作用，增大进水阀门开度，加大流入水量，使液面升高到给定高度r c 。 系统方块图如图所示： 1-10 下列各式是描述系统的微分方程，其中c(t)为输出量，r (t)为输入量，试判断哪些是线性定常或时变系统，哪些是非线性系统? （１） 222 ) ()(5)(dt t r d t t r t c ++=；

（２）)()(8) (6)(3)(2 233t r t c dt t dc dt t c d dt t c d =+++； （３） dt t dr t r t c dt t dc t )(3)()()(+=+； （４）5cos )()(+=t t r t c ω； （５）?∞-++=t d r dt t dr t r t c τ τ)(5) (6)(3)(； （６）)()(2 t r t c =； （７）???? ?≥<=.6),(6,0)(t t r t t c 解：（1）因为c(t)的表达式中包含变量的二次项2 ()r t ，所以该系统为非线性系统。 （2）因为该微分方程不含变量及其导数的高次幂或乘积项，且各项系数均为常数，所以该 系统为线性定常系统。 （3）该微分方程不含变量及其导数的高次幂或乘积项，所以该系统为线性系统，但第一项 () dc t t dt 的系数为t ，是随时间变化的变量，因此该系统为线性时变系统。 （4）因为c(t)的表达式中r(t)的系数为非线性函数cos t ω，所以该系统为非线性系统。 （5）因为该微分方程不含变量及其导数的高次幂或乘积项，且各项系数均为常数，所以该系统为线性定常系统。 （6）因为c(t)的表达式中包含变量的二次项2()r t ，表示二次曲线关系，所以该系统为非 线性系统。 （7）因为c(t)的表达式可写为()()c t a r t =?，其中 0(6) 1(6)t a t ?

第五章自动控制原理黄坚课后答案

第五章自动控制原理黄 坚课后答案 标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]

5-1设单位负反馈系统的开环传递函数1 10 )(+=s s G ，当把下列输入信号作用在闭环系统输入端时，试求系统的稳态输出。 （1）)30sin()( +=t t r (2) )452cos(2)( -=t t r 计算的最后结果： （1）） 83.24sin(905.0)(+=t t c ； （2）） 3.532cos(785.1)(-=t t c ； 5-2设控制系统的开环传递函数如下，试绘制各系统的开环幅相频率特性曲线和开 环对数频率特性曲线。 （1）)15)(5(750 )(++= s s s s G （2）)1110)(1(200)(2++=s s s s G （3）)18)(12(10 )(++= s s s G （4）) 1008()1(1000)(2+++=s s s s s G （5）)1(10)(-= s s s G （6）131 10)(++=s s s G （7）)15)(1.0()2.0(10)(2+++= s s s s s G （8）1 31 10)(+-= s s s G 绘制各系统的开环幅相频率特性曲线： 绘制各系统的开环对数频率特性曲线： 5-3已知电路如图所示，设R 1=19k Ω,R 2=1 k Ω,C=10μF 。试求该系统传递函数，并作出该系统的伯德图。 计算的最后结果：19.0,2.0)(,1 )(1221112===+=+= c R T c R R T s T s T s G ； 5-4已知一些最小相位系统的对数幅频特性曲线如图所示，试写出它们的传递函数（并粗略地画出各传递函数所对应的对数相频特性曲线）。 计算的最后结果数字：(a) 110 10)(+= s s G (b) 101)(s s G +=； (c) )1100 )(101.0(100 )(++= s s s s G ； (d) ) 1100 )(110)(1(250 )(+++= s s s s G ；