阶段练习一：

第一章：绪论

1． 说明开环、闭环系统各有什么特点。

答：开环系统的信号从输入端到输出端单方向传递，不对输出量进行检测，输出信号对系统的工作不起任何作用。系统容易受干扰的影响，缺乏精确度和适应性。 闭环系统对输出量进行测量，并反馈至输入端，并与之比较，产生误差，并利用误差信号进行控制。外界扰动或内部参数变化引起的误差能够自动纠正。是最常用的一种控制方式。

2． 按控制作用的特点分类可以将控制系统分为哪三类，都有什么不同。

答：恒值控制系统，其输入信号是已知的且保持不变的，其被控量也是要求跟踪输入信号并保持恒定不变。 随动控制系统，其输入信号是随时间变化的，是事先不确定的。其被控量要求在各种情况下能准确地跟踪输入量的变化。 程序控制系统，其输入量是按事先预定的规律变化，是一个已知的时间函数。其被控量则按确定的时间函数，由程序来改变。

3． 自动控制系统的三个基本要求。

答：动态过程的平稳性；响应动作的快速性；最终跟踪的准确性。

4． 远距离操作的机器人手臂系统工作原理如图所示，简述其工作原理并画出系统方框图：

电位计ADC?1主动手DC放大器电位计B?2被动手v1e答：

a. 基本原理：

Mv2

系统的任务是控制被动手的旋转角度?1，使之跟踪主动手的旋转角度?2。其中，主动手的角位移是通过电位计A给定的，并由此将角度?1变成电压v1，被动手的角位移则由电机M带动旋转，并通过电位计B，将角度?2测量得到电压v2。

当?1??2时，即主动手与被动手的旋转角度相等时，电信号v1?v2，两个电信号的偏差为

e?v1?v2?0，电机保持不动，系统相对静止；当主动手角位移发生变化，破坏了?1??2的平衡，则电压v1?v2，进而e?0，偏差输入至放大器，使直流伺服电机向减小主被动手角位移差的方向旋转，直到?1??2并保持不变，系统重新进入稳定状态。 b. 系统方框图：

主动手?1电位计Av1ev2放大器直流伺服电机?2被动手电位计B

第二章 控制系统的数学模型

1． RLC网络如图所示。图中ui(t)为输入量，u0(t)为输出量。求：

（1） 求该网络的微分方程式； （2） 求该网络的传递函数。

ui(t)解答：

（1） 根据电路基本定律，可以列写该网络的微分方程：

R1Li3R2u0(t)i1Ci2di3,uR1?uL?u0?uidtdud?di?i2?Cc?C?L3?u0?dtdt?dt?uR1?R1i1,uL?Li1?i2?i3?Cd?di3??u0??i3?Ldt?dt?R1i1?Ldi3?u0?uidtd?didi?R1C?L3?u0??R1i3?L3?u0?ui,dt?dtdt?ui3?0R2

d2u0duRLdu0R1LC2?R1C0?1u0??u0?uidtR2dtR2R2dtR1LCd2u0R1R2C?Ldu0R1?R2??u0?uiR2dt2R2dtR2（2） 根据（1）的微分方程，可列写网络的传递函数：

G(s)?U0(s)1?Ui(s)R1LCs2?R1R2C?Ls?R1?R2R2R2R2

R2?R1LCs2?(R1R2C?L)s?R1?R2

2． RLC网络如图所示。图中ui(t)为输入量，u0(t)为输出量。

求：

（1） 求该网络的微分方程式； （2） 求该网络的传递函数。

解答：

（1）利用电路基本定律，列写电路微分方程：

Li1u0i2R2CR1uiLdudi1?R1i1?u0?ui,i2?C0,dtdti1?u0du?C0 R2dt