自动控制原理简明教程课后答案Word文件下载.docx

1、 （5）f（s）= 题2-2 解：（1） f（t）=1+cost+5sint （2） f（t）=e（cost-4sint） -4t 1?t1?10t1?10te?e?te 81819 15?4t1?t （4） f（t）= -?te 29183311?4t （5） f（t）= -?t?e 22318 （3） f（t）= （1?题2-3 解：a） r1duc1du?uc?r r2dtr2cdt b） r2ducrdu11?2r?urr1dtr1cr1dtr1c dt ducd2urduc） r1r2c1c2duc?（r1c1?r1c2?r2c1?r1r2c1c2?r2c1r?ur 22 题2-4

2、解：a） g（s）= t2s （t1=r1c, t2=r2c ） （t1?t2）s?b） g（s）= t2s? t1t2s2?（t1?t3）s? c） g（s）= （t1=r1c1, t2=r1c2, t3=r2c1, t4=r2c2 ） 2 t1t2s?t2? 题2-5 解：（图略） 题2-6 解：?（s）? 3 s?3 题2-7 解：a） ? 1 ms2?sf?k b） ? g1（s）（1?g2（s）g2（s）?g1（s）g2（s）（g1（s）?g2（s）g3（s）g1（s）g3（s）g1（s）?g1（s）g3（s）?g2（s）g3（s） c） ? d） ? e） g（s）=g1（s）-

3、g2（s）g3（s） f） ? g1（s）g2（s）g3（s）g4（s）g1（s）g2（s）?g3（s）g4（s）?g2（s）g3（s）?g1（s）g2（s）g3（s）g4（s）g1（s）g2（s）g3（s）g1（s）g2（s）g3（s）?g1（s）g2（s）g3（s）g4（s） g） ? 题2-8 解： k0?k1c（s） r（s）ts?（t?1）s2?s?k0?k1k0? n1（s）ts?1）s?k1?sc（s）3 n2（s）ts?k1c1（s）g1（s） r1（s）1?g1（s）g2（s）g3（s）g4（s）c2（s）g2（s） r2（s）1? 题2-9 解： c1（s）g1（s）g2（

4、s）g4（s）g1（s）g2（s）g3（s）g4（s）c2（s）g4（s） kkkc（s）2123 r（s）s?k1k2k3 题2-10 解：（1） c（s）k3k4s?k1k2k3?g0（s） n（s）s2? k4?s k1k2 （2） g0（s）? 题2-11 解： e?l（s）k1k2?（t2s?1）z21（s）（t1?1tdtms2?tms?1z1 （t1=r1c, t2=r2c, td=la/ra, tm=gdra/375cecm）【篇二：自动控制原理习题及答案.doc】1-1 根据题1-1图所示的电动机速度控制系统工作原理图 （1） 将a，b与c，d用线连接成负反馈状态； （2）

5、画出系统方框图。 解 （1）负反馈连接方式为：a?d，b?c； （2）系统方框图如图解1-1 所示。 1-2 题1-2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，并画出系统方框图。 题1-2图 仓库大门自动开闭控制系统 解 当合上开门开关时，电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压，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。系统方框图如图解1-

6、2所示。 1-3 题1-3图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。 题1-3图 炉温自动控制系统原理图 解 加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压uc的平方成正比，uc增高，炉温就上升，uc的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流电动机驱动。炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压uf。uf作为系统的反馈电压与给定电压ur进行比较，得出偏差电压ue，经电压放大器、功率放大器放大成ua后，作为控制电动机的电枢电压。 第3 页 共 60 页 1、p2并 1-4 题1-4图是控制导弹发射架方位的电位器式随动

7、系统原理图。图中电位器p 联后跨接到同一电源e0的两端，其滑臂分别与输入轴和输出轴相联结，组成方位角的给定元件和测量反馈元件。输入轴由手轮操纵；输出轴则由直流电动机经减速后带动，电动机采用电枢控制的方式工作。 试分析系统的工作原理，指出系统的被控对象、被控量和给定量，画出系统的方框图。 题1-4图 导弹发射架方位角控制系统原理图 解 当导弹发射架的方位角与输入轴方位角一致时，系统处于相对静止状态。i,1的滑臂转过一个输入角i的瞬间，由于输出轴的转角o当摇动手轮使电位器p 1、p2转换成偏差电压于是出现一个误差角?i?o，该误差角通过电位器p ue?ui?uo，ue经放大后驱动电动机转动，在驱动

8、导弹发射架转动的同时，通过输出轴带动电位器p2的滑臂转过一定的角度?o，直至?o?i时，ui?uo，偏差电压ue?0，电动机停止转动。这时，导弹发射架停留在相应的方位角上。只要?o，偏差就会产生调节作用，控制的结果是消除偏差?e，使输出量?o严格地跟随输入量?i的变化而变化。 系统方框图如图解1-4所示。 1-5 采用离心调速器的蒸汽机转速控制系统如题1-5图所示。其工作原理是：当蒸汽机带动负载转动的同时，通过圆锥齿轮带动一对飞锤作水平旋转。飞锤通过铰链可带动套筒上下滑动，套筒内装有平衡弹簧，套筒上下滑动时可拨动杠杆，杠杆另一端通过连杆调节供汽阀门的开度。在蒸汽机正常运行时，飞锤旋转所产生的离

9、心力与弹簧的反弹力相平衡，套筒保持某个高度，使阀门处于一个平衡位置。如果由于负载增大使蒸汽机转速?下降，则飞锤因离心力减小而使套筒向下滑动，并通过杠杆增大供汽阀门的开度，从而使蒸汽机的转速回升。同理，如果由于负载减小使蒸汽机的转速?增加，则飞锤因离心力增加而使套筒上滑，并通过杠杆减小供汽阀门的开度，迫使蒸汽机转速回落。这样，离心调速器就能自动地抵制负载变化对转速的影响，使蒸汽机的转速?保持在某个期望值附近。 指出系统中的被控对象、被控量和给定量，画出系统的方框图。 题1-5图 蒸汽机转速自动控制系统 解 在本系统中，蒸汽机是被控对象，蒸汽机的转速?是被控量，给定量是设定的蒸汽机希望转速。离心调

10、速器感受转速大小并转换成套筒的位移量，经杠杆传调节供汽阀门，控制蒸汽机的转速，从而构成闭环控制系统。 系统方框图如图解1-5所示。 1-6 摄像机角位置自动跟踪系统如题1-6图所示。当光点显示器对准某个方向时，摄像机会自动跟踪并对准这个方向。试分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量及给定量，画出系统方框图。题1-6图 摄像机角位置随动系统原理图 解 控制系统的任务是使摄像机自动跟踪光点显示器指示的方向。 当摄像机方向角与光点显示器指示的方向一致时，?1，自整角机输出e?0，交流放大器输出电压u?0，电动机静止，摄像机保持原来的协调方向。当光点显示器转过一个角度，?1时，自整角机输出与失谐角?

11、1?2成比例的电压信号（其大小、极性反映了失谐角的幅值和方向），经电位器后变成e，经放大器放大后驱动伺服电动机旋转，并通过减速器带动摄像机跟踪光点显示器的指向，使偏差减小，直到摄像机与光点显示器指向重新达到一致时为止。测速发电机测量电动机转速，进行速度反馈，用以改善系统性能。 系统中，摄像机是被控对象，摄像机的方向角?2是被控量，给定量是光点显示器指示的方向角?1。系统方框图如图解1-6所示。 1-7 题1-7图（a），（b）所示的系统均为电压调节系统。假设空载时两系统发电机端电压均为110v，试问带上负载后，图（a），（b）中哪个能保持110v不变，哪个电压会低于110v，为什么 题1-7图

12、 电压调节系统工作原理图 解 带上负载后，开始由于负载的影响，（a）与（b）的端电压都要下降，但图（a）中所示系统能恢复到110伏而图（b）系统却不能。理由如下： 图（a）系统,当u低于给定电压时，其偏差电压经放大器k放大后，驱动电机d转动，经减速器带动电刷，使发电机f的激磁电流ij增大，发电机的输出电压会升高，从而使偏差电压减小，直至偏差电压为零时，电机才停止转动。因此，图（a）系统能保持110伏不变。 图（b）系统，当u低于给定电压时，其偏差电压经放大器k后，直接使发电机激磁电流增大，提高发电机的端电压，使发电机g 的端电压回升，偏差电压减小，但不可能等于【篇三：自动控制原理（李晓秀）习题

13、参考答案】1-3题 系统的控制任务是保持发电机端电压u不变。 当负载恒定发电机的端电压u等于设定值u0时，?u0，电动机不动，电位器滑臂0， 不动，励磁电流if恒定；当负载改变，发电机的端电压u不等于设定值u0时，?u经放大器放大后控制电动机转动，电位器滑臂移动动，使得励磁电流if改变，调整发 电机的端电压u，直到u 系统框图为： 1-4题 （1）在炉温控制系统中，输出量为电炉内温度，设为tc；输入量为给定毫伏信号，设为ur；扰动输入为电炉的环境温度和自耦调压器输入电压的波动等；被控对象为电炉；控制装置有电压放大器、功率放大器、可逆电动机、减速器、调压器等。u0。 （2）炉温控制系统的任务是使

14、炉内温度值保持不变。当炉内温度与设定温度相等时， ur等于uf，即u?0，可逆电动机电枢电压为0，电动机不转动，调压器滑臂不动，炉温 温度不改变。若实际温度小于给定温度，u?ur?uf?0，经放大后控制可逆电动机转动使调压器0，经 滑臂上移，使加热器电压增大，调高炉温；若实际温度大于给定温度，u?ur 放大后控制可逆电动机转动使调压器滑臂下移，使加热器电压减小，降低炉温。使得uf和ur之间的偏差减小甚至消除，实现了温度的自动控制。 1-5题 （1） 在水位控制系统中，输出量为水位高度h；输入量为给定电压ug；扰动输入为出水量等。（2）当实际水位高度h为设定高度时，与受浮球控制的电位器滑臂位置对

15、应的uf与给定电压ug相等，电动机不转动，进水阀门维持不变。若水位下降，电位器滑臂上移，uf增大，偏差?u?ug0，经放大后控制电动机逆转调大进水阀门，加大进水量使水位0，经放大后控制 升高；若水位升高降，电位器滑臂下移，uf减小，偏差? 电动机正转调小进水阀门，减小进水量使水位下降，实现了水位的自动控制。 第2章 习题答案 2-1题 a） b） 2-2题 （rc1?r2c） duc（t）du（t）uc（t）?r2cr?ur（t） dtdt duc（t）du（t）111?（?）uc（t）?r?ur（t） dtr2crcdtrc11 df12.65?1.1y1.1?3.03 y?0.25dy?f

16、?3.03?y 2-3题 dq110.002? dh20?2.253 11q?0.003?（h?2.25）?0.0015?h 33 2-4题 1fs x（s）k2 a） c xr（s）（?）fs?1k1k2 f1f1）（2s?1） x（s）k1k2 b） c xr（s）（s?1）（s? k1k2k1 （ 2-5题 a） uc（s）r2c1c2s?c1 ur（s）（r1?r2）c1c2s?c1?c2 uc（s）ls?r22 ur（s）r1lcs?（r1r2c?l）s?r1? uc（s）rc11r2c2s?（rc11?r2c2）s?1c） ?ur（s）r1lcc12s?（r1r2cc12?lc2）

17、s?r2c2?rc12）s?12uc（s）rc11r2c2s?1d）?2ur（s）r1r2ccs?（rc?rc?rc）s?112112212 2-6题 a） uc（s）（rcs?1）（r0c0s?121 ur（s）r0c0c1s?2r0c1suc（s）rcs?1 ur（s）c） 2-7题 a） uc（s）r（rcs?211 ur（s）r0（r1?r2）c1s?1g（1?g2）c（s） r（s）1?g2?gg12c（s）g1?g2g2g3 ggc（s）12g3g4 r（s）1?ggh?gh?ggh12121232 c） 2-8题 解 由微分方程组建立系统结构图为 传递函数 k2k3k4?k1k2

18、k3k4c（s）（k2k3k4?k3t?k3?k1k2k3k4?k3k4k5 2-9题 解 由有源电路建立系统结构图为uc（s）k（t2s? ur（s）（ts?1）（ts?k（ts?1）132 其中，k?2-10题 r3 ,t1?r0c1,t2?r2c2,t3?r3c3 r0c2 g?ggc（s）gg12323 r（s）1?gg12g3g3?g2g3c（s） n（s）1? 2-11题 作信号流图略p?ggc（s）p12?g1?g1h111223344? r（s）?g1h1?gg12h2?g1h2 gg）?c（s）p12?g（13?gh221122?ghgh?ghgh2233123112222c

19、（s）p11223344 g3g4g5?gg14g5?g3g4g2（1?g5）?gg14g2（1?g4?g5?g3g4g5g6?gg13g4g5?g3g5?gg15?g4g5 d）2ggc（s）p123gg12 2-12 题 gg?c（s）p12g3?g3g4（1?g1h1） ?g3h2?ggghh?ghgh1231211321?g4g3h1h2?e（s）pgg12g3h1h2?g1h1g3h2 2-13 题112233 2-14 题 gg12g3g4?g3g4g5?gg16（1?g3h2）g1h2?gg12g3g4h3?g3g4g5h3?gg16h3?g1h1g3h2?gg16h3g3h2c（s）p50（1?0.5）?20（1?10）295?15.13 r（s）?10?0.5?0.519.5?c（s）pabcd?ed（1?bg）af?bg?ch?efgh?afch