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1、昆明理工大学过程装备与控制工程系自动控制原理习题集第一章自动控制系统的基本概念1.1 在过去，控制系统常以人作为闭环控制系统的一局部，请画出图1.1中 所示的阀门控制系统的框图。PL2 在过去，控制系统常以人作为闭环控制系统的一 局部,请画出图PL2中所示的阀门控制系统的框图。图PL2阀门控制系统1.2 试比拟开环控制系统与闭环控制系统的优缺点。13两种液面自动控制系统如以下图所示。进水阀(b)I (aY图1-5(1)哪一种能够实现液面的自动控制，为什么？(2)在可实现液面自动控制的系统中如何调整系统液面的希望高度H (即 如何确定系统的指令信号，假定杠杆不可调整)？(3)对于可实现液面自动控
2、制的系统，试指出系统中的控制器和比拟环节 分别由哪些元件构成。2.1 求以下电路的传递函数枢。&i2(t) R2枢。&i2(t) R22.2 求以下图所示机械运动系统的传递函数4Mo X,(s)图2-1机械运动系统图2-1机械运动系统2.3 试通过方框图的等效简化，求以下图所示系统的传递函数C(s)/R(s)和扰动 传递函数C(s)/F(s)o尸2.4用方框图等效化解和梅逊公式求解以下图所示系统的传递函数C(s)/R(s)o2.5 一个夹套反响釜温度系统如下图。求其输入蒸汽流量W与反响釜内 层温度之间的数学模型，并求出传递函数。图2-2夹套反响釜温度系统、103.1 某元部件的传递函数为：GG
3、)= eT，采用图3-1所示方式引入负反响，将调节时间减至原来的0倍，但总放大系数保持不变，试选择K,八K。的值。Ko -0 G 产厂kh r图3-13.2 典型的二阶系统的单位阶跃响应曲线如图3-2所示，试确定系统的传递 函数。00.02 0.04 0.06 0.08 0.10.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0.22 0.24 0.26 0.28 0.3 0.32 0.34 0.36 0.38 0.4lime (seconds)4 3 2 J987654321 AaAUAaAU-AaAaAUAaAU0pn1 =0图3-2单位阶跃响应曲线比例-微分控制时系统结构如图3-3所示。闭
4、环传递函数为(s)=*Ws + l)1+2(4 + ；/以)05 + 到；系统的阻尼比为多 T + TX可见，采用比例-微分控制，增加了系统的阻尼比，使系统超调量下降, 调节时间缩短，且不影响常值稳态误差及系统的自然频率。3.4单位反响系统的开环传递函数G(s) =10s(0.01s + 0.2)(1)系统是否满足超调量。5%的要求？(2)假设不满足要求，可采用速度反响进行改进，画出改进后系统的结构图, 并确定速度反响的参数。4.1 设单位反响系统的开环传递函数：G(s) =1005(0. k + 1)试求当输入信号r(0 = 1 + 2%+产时，系统的稳态误差。4.2 试鉴别图4-1所示系统
5、对控制信号一和对扰动信号/分别是几型系统。4.3 一复合控制系统如图4-2所示，图中吸(s) = ad+加,%($) =%($) =105(1+ 0.15)(1 + 0.25)如果系统由I型提高为HI型系统，求a值及b值。4.4 有闭环系统的特征方程式如下，试用劳斯判据判断系统的稳定性，并说 明特征根在复平面上的分布。(1) ?+20?+45 + 100 = 0?+3?+9/+18?+ 22/+125 + 12 = 04.5 单位反响系统的开环传递函数为%s) =%s) =Kk(0.5s + 1)5(5 + 1)(0.5?+5 + 1)试确定使系统稳定的Kk值范围。4.6设正反响系统的开环传递
6、函数为G二行三试绘制”从0 .+00的闭环根轨迹图，并由此确定使系统稳定的二的范围。(要求出别离点的坐标)非最小相位负反响系统的开环传递函数为G(s)(s) = &S，试绘 s(s + 2)制该系统的根轨迹图。1 / 、一(S + Q)4.7 单位负反响系统的开环传递函数为G(s) = 土试绘制以。为参 变量的参量根轨迹图。5.1设某系统的开环传递函数为G)=15(s+0.5)(s + l)(s + 2)，试绘制其奈奎斯特图和Bode图，并判断相应单位负反响闭环系统的稳定性。5.2 系统开环幅相频率特性曲线如以下图所示，试根据奈氏判据判别系统的稳定性。图中为开环传递函数在S右半平面极点数。5.3 开环系统Bode图如以下图所示，求其开环传递函数G(s)odB-2700