自动控制原理作业

自动控制原理作业1、下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。2、下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。3、用离心调速器的蒸汽机转速控制系统如图所示。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。4、电压调节系统如图所示：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。5、下图为函数记录仪函数记录仪是一种通用记录仪,它可以在直角坐标上自动描绘两个电量的函数关系。同时,记录仪还带有走纸机构,用以描绘一个电量对时间的函数关系。请说明其组成、工作原理。并画出系统方框图。6、下图为火炮方位角控制系统原理图，请说明其工作原理，并画出系统方框图。7、试用梅逊公式法化简下面动态结构图，求如图所示系统的传递函数)()(sRsC。8、试用梅逊公式法求如图所示系统的传递函数)()(sRsC。G1H1H2H3G6H4G5G4G3G2R(s)C(s)-------11sC21sC11R21RC(s)R(s)9、方框图如图所示，用梅逊公式化简方框图求)()(sRsC。10、已知系统方程组如下：)()()()()]()()([)()]()()()[()()()]()()[()()()(3435233612287111sXsGsCsGsGsCsXsXsXsGsXsGsXsCsGsGsGsRsGsX试绘制系统结构图，并求闭环传递函数)()(sRsC。11、系统的微分方程如下：dttdcdttcdtxKtnKtxtxtxdttdxTtxtxtxtxKtxtntctrtx)()()()()()()()()()()()()()()()()(225322453452311211式中1K、2K、3K、T为常数，)(tr为指令，1n、2n为干扰，)(tc为被控量。试建立系统的动态结构图，并分别求传递函数)()(sRsC、)()(1sNsC、)()(2sNsC。12、求如图所示方框图的传递函数)()(sRsC和)()(sEsC。13、某控制系统的方框图如图所示，试求(1)该系统的开环传函)(sGk、闭环传函)()(sRsC和误差传函)()(sRsE。(2)若保证阻尼比=0.7和响应单位斜坡函数的稳态误差为sse=0.25,求系统参数K、。14.控制系统方块图如图所示：（1）当a=0时，求系统的阻尼比，无阻尼自振频率n和单位斜坡函数输入时的稳态误差；（2）当=0.7时，试确定系统中的a值和单位斜坡函数输入时系统的稳态误差。15.设单位反馈系统的开环传递函数为)61)(31()(sssKsG若要求闭环特征方程的根的实部均小于-1，问K值应取在什么范围？16、典型二阶系统的单位阶跃响应曲线如图二所示，试确定系统的闭环传递函数。17、单位负反馈系统的开环传递函数为2()(40100)aKGssss（1）试确定使系统稳定的开环增益K、阻尼比的范围。（2）若2，并保证系统的极点全部位于1s的左侧，试确定此时的开环增益K的范围。18、已知系统的结构图如图所示：（1）当0fK、10aK时，试确定系统的阻尼比、固有频率n和单位斜坡输入时系统的稳态误差。（2）若使6.0，单位斜坡输入下系统的稳态误差2.0sse，试确定系统中fK的值，此时放大系数aK应为何值。19、设单位反馈系统的开环传递函数为)104.0()(ssKsG，要求系统响应单位匀速信号的稳态误差%1sse及相角裕度45，试确定串联迟后校正环节的传递函数。20、已知单位反馈系统的开环传递函数为)(sG=)11.0(200ss试设计串联校正环节，使系统的相角裕度不小于45，剪切频率不低于50srad/。21、设控制系统的结构图如图所示：)(sR)(sC----（1）分析说明内反馈sKf的存在对系统稳定性的影响。ss1)1(10sssKf（2）计算静态位置误差系数、静态速度误差系数和静态加速度误差系数，并说明内反馈sKf的存在对系统稳态误差的影响。22、单位反馈系统的开环对数幅频特性曲线)(0L如图所示，采用串联校正，校正装置的传递函数110013.011013)(sssssGc开环对数幅频特性曲线（1）写出校正前系统的传递函数)(0sG；（2）在上图中绘制校正后系统的对数幅频特性曲线)(L；（3）求校正后系统的截止频率c和相角裕度。23、某系统的开环对数幅频特性如图所示，其中虚线表示校正前的，实线表示校正后的。要求:（1）确定所用的是何种串联校正方式，写出校正装置的传递函数)(sGc；（2）确定使校正后系统稳定的开环增益范围；（3）当开环增益1K时，求校正后系统的相角裕度和幅值裕度h。24、已知系统结构如图所示，采样周期sT2.0。求系统稳定时K的取值范围。)(sRT)(sC-25、离散系统结构图如下图所示，采样周期1T。（1）写出系统开环脉冲传递函数)(zG；（2）确定使系统稳定的K值范围；26、试求)2)(1()3()(sssssE的z变换。27、已知单位反馈系统的开环传递函数为)(sG=)11.0(200ss试设计串联校正环节，使系统的相角裕度不小于45，剪切频率不低于50srad/。28、设单位反馈系统的开环传递函数为)104.0()(ssKsG，要求系统响应单位匀速信号的稳态误差%1sse及相角裕度45，试确定串联迟后校正环节的传递函数。29、系统不可变部分的传递函数为：)12.0)(11.0()(0sssKsGv要求满足性能指标：（1）系统型别1v（2）开环增益125sKv（3）剪切频率sradc/5.2)1.01(ssK（4）相角裕度040试确定合适的校正环节30、某最小相角系统的开环对数幅频特性如下图所示。要求:1、写出系统开环传递函数；2、利用相角裕度判断系统的稳定性；3、将其对数幅频特性向右平移十倍频程，试讨论对系统性能的影响。31、一单位负反馈系统开环对数幅频渐进线如图所示，要求：（1）写出系统的开环传递函数；（2）判定闭环系统的稳定性；（3）如果输入信号ttr)(时，求系统在输入信号作用下的稳态误差sse。dBL-20-40-200.10.214-4032、已知最小相位系统的开环传递函数Bode图的对数幅频特性如图所示，试求该系统开环传递函数。dBL/)(-400-202(1/s)13c-4033、已知最小相位系统Bode图的渐近幅频特性如图所示，求该系统的开环传递函数。34、某系统的结构图和Nyquist图如图(a)和(b)所示，图中2)1(1)(sssG23)1()(sssH试判断闭环系统稳定性，并决定闭环特征方程正实部根的个数。35、设某控制系统的开环传递函数为)()(sHsG=)10016()12.0(752ssss试绘制该系统的Bode图，并确定剪切频率c的值。36、已知最小相位系统Bode图的渐近幅频特性如下图所示，求该系统的开环传递函数。37、已知最小相位开环系统的渐进对数幅频特性曲线如图3所示，试：（1）求取系统的开环传递函数（2）利用稳定裕度判断系统稳定性38、已知最小相位系统Bode图如图3所示，试求系统传递函数。39、已知单位负反馈系统的开环传递函数为)15.0)(1()(sssKsG，试用根轨迹法分析系统的稳定性，确定若系统稳定K的取值范围。40、单位反馈系统的开环传递函数为)174()1()12()(2sssKsG试绘制系统根轨迹，并确定使系统稳定的K值范围。41、单位反馈系统的开环传递函数为2*)3()(ssKsG（1）绘制0*K时的系统根轨迹（确定渐近线，分离点，与虚轴交点）；（2）确定使系统满足10的开环增益K的取值范围；（3）定性分析在10范围内，K增大时，st,00以及ttr)(作用下sse的变化趋势（增加/减小/不变）。42、设系统开环传递函数为*2()()(3)(22)KGsHsssss试绘制闭环系统的概略根轨迹；并确定系统稳定时*K的取值范围。43、已知单位负反馈系统的开环传递函数为)15.0)(1()(sssKsG，试用根轨迹法分析系统的稳定性，若主导极点具有阻尼比5.0，求系统的性能指标%、st。44、某单位负反馈系统的开环传递函数为：)22()()(2sssassG45、如图所示的二阶系统中，1K和2K是两个待定参数。为使闭环系统的阻尼比6.0，并且在输入信号ttr)(的情况下稳态误差1.0sse，求：1K和2K的值。)(sR)(sE)(sC++--45、已知单位负反馈系统的开环传递函数为()(0.11)(0.21)KGSsss，1、试求使系统稳定的K值；2、若r(t)=2t＋2时，要求系统的稳态误差为0.5，问K应取何值。1K11ss12K