中航大自控电子版课后习题习题

习

制？它们如何工作？

题

1－1 试列举几个日常生活中见到的控制系统的例子，它们是开环控制还是闭环控

1－2 自动控制系统通常由那些基本环节组成？各环节起什么作用？

1－3 如何理解自动控制技术已发展到了计算机控制时代经典控制理论仍然起着重要作用？

1－4 试分析图1-4所示负反馈速度给定控制系统： （1）给定电压U*n降低时系统的工作情况； （2）电网电压降低时系统的工作情况。

如果将图中测速发电机7的极性反接，系统能否正常工作？ 187+23+5n6+-2φ1Eur-ue+-4+u-duc-E 题1－5图 船舶舵叶位置随动控制系统原理图 1－手轮 2－给定电位器 3－检测电位器 4－放大器 5－伺服电动机

6－他励绕组 7－传动机构 8－舵叶

1－5 船舶航行是靠旋转驾驶舵轮改变船尾水下舵叶与船身之间的夹角来改变航向的，

水下舵叶由电动机经传动机构拖动，控制舵叶转动的位置随动系统原理图如题1－5图所示。试分析该控制系统的工作原理，并找到组成系统的各个基本环节，绘出系统框图。

1－6 吊起式安装的油库大门控制系统如题1－6图所示。试叙述该系统的工作原理，并绘出系统框图。

1

K放大器伺服电动机减速机构?E 题1－6图 油库大门位置随动控制系统原理图

1－7 稳定他励直流发电机机端电压是靠调节励磁电流实现的，其闭环控制系统如题1－7图所示。试叙述该系统的工作原理，并指出组成系统的基本环节，绘出系统框图。

+ER0urR0AR1--+Rb+u1功率放大器+-u2ω原动机拖动RUfU+ 题1－7图 发电机励磁控制系统原理图

习 题

2－1 题2－1图中a、b所示电路为RC无源网络，图c和图d为RC有源网络。试求以ur(t)为输入量，uc(t)为输出量的各电网络的传递函数。

?R1C1R2uc(t)C2C1???ur(t)ur(t)?R2C2R1uc(t)??a)?b)

2

C2R2R1ur(t)RbC2R1? uc(t)ur(t)RbC3R2R3??c)??d)? uc(t)

题2－1图 电网络

2－2 试用运算法建立题2-2图所示LC、RLC电网络的动态结构图，并求解自ui(t)至

uo(t)信号传输的传递函数。

?ui(t)L1L2??C2?ui(t)?uc(t)R1L?R2??C1?uo(t)?Cuc(t)???uo(t)?

a) b)

题2－2图

a) LC网络 b) RLC网络

2－3 热敏电阻随温度变化的特性为R?10000e?0.2T，其中T为温度，R为阻值。试用小信号线性化方法提取温度分别为20?C、60?C时的线性化近似关系式。

2－4 题2－4图a为机器人手臂双质量块缓解运动冲击的物理模型；图b为由两级减震环节构成的运动系统，它可以是汽车减震系统的物理模型。试分别建立它们以F(t)为输入量，

x1(t)为输出量的传递函数模型。

3

F(t)x1(t)x2(t)mx1(t)fF(t)f1k1k2Mkmx2(t)

a) b) 题2－4图 弹簧－质量－阻尼器平移运动模型

2－5 题2－5图所示系统中，他励直流电动机拖动经减速器减速的负载运转，作用其上的大小可变的直流电压由晶闸管整流装置提供。设电网电压u2的幅值、频率、初相均不变，整流装置输出的电压ud(t)与形成触发移相脉冲的电压ui(t)满足

ud(t)?2.34cos[K1ui(t)]u2

LRia+u (t)i+u (t)d+EaM (t)mJ1f1r1f2---ω1r2M (t)c+if-ω2J2

题2－5图 电枢控制直流电动机拖动开环系统

其中K1为常数。试完成：

（1）K1ui(t)?35?时整流装置非线性特性的线性化； （2）绘制系统动态结构图；

（3）求出分别以ui(t)、Mc(t)为输入量，?1(t)为输出量的传递函数。

C1?C2?1?F，R1?160k?，2－6 运算放大器电路如题2－6图所示，其中各参数为：R2?220k?，R3?1k?，R4?100k?。试计算传递函数Uc(s)/Ur(s)。

4

C1R2C2?ur(t)R1R3R4??uc(t)?

题2－6图 运算放大器电路

2－7 题2－7图为单容水箱控制水位的闭环控制系统，两个调节阀的开度分别为?1和?2。其中?1的开度由直流伺服电动机控制，旋转角度与开度成正比，比例系数为K?1。试绘制动态结构图，并求解以给定电压ur(t)为输入量，水位高度h(t)为输出量的传递函数。

R1RaLa?ua(t)????R0M?(t)Qr?(t)?1R0??US?ur(t)?US?h(t)?2Qc

题2－7图 单容水箱水位闭环控制系统

2－8 试用动态结构图简化方法求解题2－8图所示两系统的传递函数。

H1G1G2H2H1?R(s)?G3G4C(s)R(s)?G1?G2?H3?G3H2G4C(s)

a) b)

2－9 试应用梅逊增益公式计算题2－9图所示信号流图的如下传输：

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题2－8图 系统动态结构图

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