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自动控制原理与设计答案

【篇一：自动控制原理课后习题答案】

的基本概念

1.1内容提要

1.2习题与解答

2自动控制系统的数学模型

2.1内容提要

2.2习题与解答

3自动控制系统的时域分析

3.1内容提要

3.2习颗与他答

4根轨迹法

4.1内容提要

4.2习题与解答

5频率法

5.1内容提要

5.2习题与解答

6控制系统的校正及综合

6.1内容提要

6.2习题与解答

7非线性系统分析

7.1内容提要

7.2习题与解答

8线性离散系统的理论基础

8.1内容提要

8.2习题与解答

9状态空间法

9.1内容提要

9.2习题与解答

附录拉普拉斯变换

参考文献

1自动控制系统的基本概念

1.1内容提要

基本术语：反馈量，扰动量，输人量，输出量，被控对象；

基本结构：开环，闭环，复合；

基本类型：线性和非线性，连续和离散，程序控制与随动；

基本要求：暂态，稳态，稳定性。

本章要解决的问题，是在自动控制系统的基本概念基础上，能够针

对一个实际的控制系统，找出其被控对象、输人量、输出量，并分

析其结构、类型和工作原理。

1.2习题与解答

题1-1图p1-1所示，为一直

流发电机电压白动控制系统示

意图。图中，1为发电机；2为减速器；

3为执行电机；4为比例放大器；

5为可调电位器。

(1)该系统有哪些环节组成，

各起什么作用”(2)绘出系统的框图，说明当负载电流变化时，系统

如何保持发电机的电压恒定(3)该系统是有差系统还是无差系统。

(4)系统中有哪些可能的扰动，图p1-7电压自动控制系统示意图答

(1)该系统由给定环节、比较环节、中间环节、执行结构、检测环节、

发电机等环节组成。

给定环节:电压源u0。用来设定直流发电机电压的给定值。

比较环节:本系统所实现的被控量与给定量进行比较，是通过给定电

压与反馈电压反极性相接加到比例放大器上实现的

中间环节:比例放大器。它的作用是将偏差信号放大，使其足以带动

执行机构工作。该环节又称为放大环节

执行机构:该环节由执行电机、减速器和可调电位器构成。该环节的

作用是通过改变发电机励磁回路的电阻值，改变发电机的磁场，调

节发电机的输出电压

被控对象:发电机。其作用是供给负载恒定不变的电压.

检测环节跨接在发电机电枢两端、且与电压源u0反极性相接到比

例放大器输人端的导线。它的作用是将系统的输出量直接反馈到系

统的输人端。

(2)系统结构框图如图1-5所示。当负载电流变化如增大时，发电机

电压下降，电压偏差增大，偏差电压经过运算放大器放大后，控制

可逆伺服电动机，带动可调电阻器的滑动端使励磁电流增大，使发

电机的电压增大直至恢复到给定电压的数值上，实现电压的恒定控

制。

负载电流减小的情况与此同理。

(3)假设在系统稳定运行状态下，发电机输出的电压与给定的电压u0

相等，也就是我们所称谓的无差系统。此时，比例放大器输出电压

为零，执

行电机不转动，可调电位器的滑动端不动，发电机磁场不变化，从

而保持发电机输出电压u等于给定电压u0。假设成立，故该系统为

无差系统。

(4)系统中可能出现的外部扰动负载电流的变化(增加或减少)。可能

出现的内部扰动：系统长时间工作使电源电压u0降低，执行机构、

减速器等的机械性能的改变等。

题1-2图1-6所示为闭环调速系统示意图，如果将反馈电压uf的极

性接反，成为正反馈系统，对系统工作有什么影响?此时各环节工作

于什么状态，电动机的转速能否按照给定值运行，

答正反馈系统的比较环节是使反馈电压uf与给定电压ug相加。加

给控制器的信号?u?uf?ug必然总在给定电压基础上增大，系统将

不具备调节能力，各环节的输出量将处于饱和状态，电动机转速不

能按给定的值运行

题1-3图pl-2为仓库大门自动控制系统示意图。试说明自动控制大

门开启和关闭的工作原理。如果大门不能全开或全关，应怎样进行

调整

?

答系统中，“开门”和“关门”两个开关是互锁的，即在任意时刻，只

有