自动控制原理复习题汇总 下载本文

复习题 习题一

1-1什么是开环控制?什么是闭环控制?分析比较开环控制和闭环控制各自的特点。 1-2日常生活中有许多开环和闭环控制系统,试举几个具体例子,并说明它们的工作原理。 1-3闭环控制系统是由哪些基本部分构成的?各部分的作用是什么? 1-4什么是复合控制系统?分析其工作的特点。

1-5什么是系统的稳定性?为什么说稳定性是自动控制系统最重要的性能指标之一? 1-6什么是智能控制?分析智能控制的特点。 1-7简述对反馈控制系统的基本要求?

1-8在使用电冰箱时,用户通常是预先设定的一个温度值,其目的是使电冰箱内部的温度保持在这个设定值。试分析电冰箱是如何实现温度的自动控制的,并画出电冰箱温度自动控制系统的方框图。

习题二

2-1 试求题2-1图所示电路的微分方程和传递函数。

题2-1图

2-2 试证明题2-2图所示的电路(a)与机械系统(b)具有相同的数学模型。

题2-2图

2-3 试求题2-3图所示运算放大器构成的电路的传递函数。

题2-3图

2-4 如题2-4图所示电路,二极管是一个非线性元件,其电流

id与ud间的关系为

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id?10(e?6ud0.026?1)。假设电路中的R?103?,静态工作点u0?2.39V,

i0?2.19?10?3A,试求在工作点(u0,i0)附近id?f(ud)的线性化方程。

题2-4图

2-5 试简化题2-5图中各系统结构图,并求传递函数C(s)/R(s)。

题2-5图

2-6 试求题2-6图所示系统的传递函数C1(s)/R1(s),C2(s)/R1(s),C1(s)/R2(s)及 C2(s)/R2(s)。

题2-6图

2-7 试绘制题2-7图所示系统的信号流图,并用Mason公式求系统的传递函数C(s)/R(s)。

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题2-7图

2-8 试绘制题2-8图所示系统的信号流图,并用Mason公式求系统的传递函数C(s)/R(s)。

题2-8图

2-9 已知系统结构图如题2-9图所示,试写出系统在给定R(s)及扰动N(s)同时作用下输出

C(s)的表达式。

题2-9图

2-10 系统的信号流图如题2-10图所示,试求系统的传递函数C(s)/R(s)。

题2-10图

2-11 已知单位负反馈系统的开环传递函数

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(1) 试用MATLAB求系统的闭环传递函数;

(2) 将闭环传递函数表示为零极点形式和部分分式形式。 2-12 如题2-12图所示系统结构图

(1) 试用MATLAB简化结构图,并计算系统的闭环传递函数; (2) 绘制闭环传递函数的零极点图。

题2-12图

习题三

3-1 已知系统脉冲响应如下,试求系统闭环传递函数Φ(s)。

k(t)?0.0125e?1.25t

t?0.4(s)

3-2 一阶系统结构图如题3-2图所示。要求系统闭环增益K??2,调节时间s,

试确定参数K1,K2的值。

题3-2图 系统结构图

G(s)?3-3 单位反馈系统的开环传递函数

3-4 给定典型二阶系统的设计指标:超调量

4s(s?5),求单 位阶跃响应h(t)和调节时间ts。

tp?1ts?3??5%

%,调节时间

(s),峰值时间

(s),试确定系统极点配置的区域,以获得预期的响应特性。

3-5 电子心律起博器心率控制系统结构图如题3-5图所示,其中模仿心脏的传递函数相当于一纯积分环节,要求:

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题3-5图 电子心律起博器系统

(1)若?=0.5对应最佳响应,问起博器增益K应取多大?

(2)若期望心速为60次/分钟,并突然接通起博器,问1秒钟后实际心速为多少?瞬时最大心速多大?

3-6 机器人控制系统结构图如题3-6图(a)所示。试确定参数K1,K2值,使系统阶跃响

应的峰值时间

tp?0.5(s),超调量?%?2%。

题3-6图 系统结构图及单位阶跃响应

3-7 设题3-6图(a)所示系统的单位阶跃响应如题3-6图(b)所示。试确定系统参数K1,K2

和a。

3-8 已知系统的特征方程,试判别系统的稳定性,并确定在右半s平面根的个数及纯虚根。

(1)D(s)?s?2s?2s?4s?11s?10=0

5432D(s)?s?3s?12s?24s?32s?48=0 (2)

5432(3)D(s)?s?2s?s?2=0

5432D(s)?s?2s?24s?48s?25s?50?0 (4)

543-9 单位反馈系统的开环传递函数为

G(s)?Ks(s?3)(s?5)

为使系统特征根的实部不大于-1,试确定开环增益的取值范围。

3-10 系统结构图如题3-10图所示。试求局部反馈加入前后系统的静态位置误差系数、静态速度误差系数和静态加速度误差系数。

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