《自动控制原理》课后习题答案.pdf

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1、第 一 章掌握自动控制系统的一般概念(控制方式,分类,性能要求)6.(1)结构框图:干扰量=比较器四|放大器詈*电动机V 实际温度加热器,:AUr-热电偶.给定输入量:给定值Ug被控制量:加热炉的温度扰动量:加热炉内部温度不均匀或坏境温度不稳定等外部因素被控制对象:加热器控制器:放大器、发动机和减速器组成的整体(2)工作原理:给定值输入量Ug和反馈量Ur通过比较器输出A U,经放大器控制发动机的转速n,再通过减速器与调压器调节加热器的电压U来控制炉温。T|-Ur|-Ud|n1-Uc-u1-r|7.(1)结构框图略给定输入量:输入轴Or被控制量:输出轴0c扰动量:齿轮间配合、负载大小等外部因素被

2、控制对象:齿轮机构控制器:液压马达(2)工作原理:0c|-Ue1-U g收集于网络,如有侵权请联系管理员删除第二章掌握系统微分方程,传递函数(定义、常用拉氏变换),系统框图化简;l.(a)u=iR+u.(1)r(/)1 0 r),i=i+.(2)c R2_ dui=C I e at将(2)式带入(1)式得:R duu+_ L.U+RC()=u0(f)R 0(r)I dt r(r)2拉氏变换可得,R+R、-J _X u+RCsU=UI R2 70(5)1 0(5)r(5)整理得U RG=o(s)=_2_(s)U RRCs+R+Rr(S)I 2 1 2l.(b)u-iR+u.(1)r(r)1 0(

3、/)u收集于网络,如有侵权请联系管理员删除可得uU T(sc+1 +1 )z R R RR(sc+,R21 RRRI 1 2R R sc+R+R直 A sc+R,+R2)复阻抗法fRz=R+11scR+12SCRz=R+_ _R+_L11U虫0zU*sc。干7 7三解得:U R R sc+R+RUr R R sc_+R+R1 2 I 1 I3.分别以叫叫为研究对象(不考虑重力作用)2 dt 2 2 dt dtmd2y rd(y-y)-dt 2dt中间变量含一阶、二阶导数很难直接化简,故分别做拉氏变换ms.Y=F(s)-csY-c s(Y-Y)ms,Y=cs(Y-Y)-kYII 12 1 1消除

4、Y 1中间变量F(5)=(2 /+C S +C S(1 E J)r2m s2+c s+k 2收集于网络,如有侵权请联系管理员删除10.系统框图化简:L综合点前移,分支点后移X(S)我/与伯叼标G1(S)G2(SX;3(S)/(1+G1(S)H1(S)(1+G3(S)H3(S)G(s)G (s)G (s)1-2-3X G)(1+G(5)/7(5)(1+G (s)H(s)+G (s)H(s)i 1 I 3 3 2 2G(s)G (s)G (s)=-1-2-3-1 +G(5)/7 (s)+G (s)H(s)+G (s)H(s)+G(s)(s)G (s)H(s)I I 3 3 2 2 113 3收集于

5、网络,如有侵权请联系管理员删除11.系统框图化简:2.交换综合点,合并并联结构 H/syG/sH-H/syG/sJG+H/syG/sXJs)3.化简 J G1(S)G2(S)G3(S)G4(S)-1 H2(SyG4(s)-H3(s)-H1(syG1(S)G4(s)+H4(SyG1(S)G2(S)|-X(s)G(s)G(s)G(s)G(s)M-=-1-2-3-1-X(s)l +G(s)G(s)G(5)G($)(5)/G G)(S)-H (S)/G(S)G(S)+(S)CG(S)G(S)i 1 2 3 4 2 4 3 1 1 4 4 1 2=-G 1-(-s)-G-(-s-)G3-(s-)-1 +

6、G(s)G(s)G G)H(s)-G(s)G(s)G(s)G(s)H(s)-G(s)G(s)H(s)+G(s)G(s)H(s)12 3 2 1 2 3 4 3 2 3 I 3 4 4收集于网络,如有侵权请联系管理员删除第三章掌握时域性能指标,劳斯判据,掌握常用拉氏变换-反变换求解时域响应,误差等2.(1)求系统的单位脉冲响应已知系统的微分方程为:7 5 )+y)=Kx对微分方程进行零初始条件的拉氏变换得TsY(s)+Y(s)=KX(s)当输入信号为单位脉冲信号时,X(s)=l所以系统输出的拉式变换为:Y(S)=_ LTs+1进行拉式反变换得到系统的时域相应k 1w(t)=eT=20e-2tT2

7、.(2)求系统的单位阶跃响应,和单位斜坡响应收集于网络,如有侵权请联系管理员删除已知系统的微分方程为:T;Q)+y(,)=K x(f)对微分方程进行零初始条件的拉氏变换得T sY(s)+Y(s)=K X(s)1当输入信号为单位阶跃信号时,X(s)=-s所以系统输出的拉式变换为:Y(s)=-Ts+lS S Ts+进行拉式反变换得到系统的时域相应y(0 =1 0-1 0 e-2;;当输入信号为单位阶跃信号时,X(s)=lS2所以系统输出的拉式变换为:5T s+1Y(s)=K 1T s+1 S 2K=77K T T 2 K 1 0 5 5 0+=+s Ts+1 s2 s T s+1进行拉式反变换得到

8、系统的时域相应y(t)=-5 +1 0 t+5 e-2 r;9.解:由图可知该系统的闭环传递函数为G=.-b$2 +(2 +2 阮)5 +2k又因为:二 o%=e小-&2=0.27 T -pt=_ =0.5,3/卞213=2+2。nco 2 =2 4n联立 1、2、3、4 得 =0.4 5 6;0 =4.5 93;K =1 0.5 4 9;t=0.1 0 4;n所以收集于网络,如有侵权请联系管理员删除71t=0.7 6 9sp c o1 0.解:由题可知系统闭环传递函数为G6 (/5、)=-1-0-左-b 5 2+l O s+l O 攵2&3 =1 032 =10kn当 k=1 0 时,c o

9、 =1 0 rad/s;=0,5;n所 以 有o%=e-成/穹=1 6.3%=-=0.36 sp c o正 自 2当 k=2 0 时,o)=1 4.1 4 rad/s;&=0.35;n所 以 有o%=e 一 优 NY=30.9%7Cr=-i_;=0.2 4 sp c o J l-2n Y当0 k 2.5时,系统为欠阻尼,超调量。随着K增大而增大,和峰值时间.随着K增大而减小;其中调整时间r不 随k值增大而变化;S收集于网络,如有侵权请联系管理员删除1 4.(1)解,由题可知系统的闭环传递函数为G(5)=_ _ _ _ k _b S 3+1 4 s2 +4 U s+ZS3140劳斯表14k560

10、-攵14050k0系统稳定的充要条件为5 6 0 -&0火 0 0 女 0 1S30.2k 1劳斯表:S20.8kSn A1一n80S0k0.4 k 320.解:由题可知系统的开环传递函数为Gk=k(s+2)s(s+3)(s-l)当输入为单位阶跃信号时,系统误差的拉氏变换为E =1 1ss 1 +G(5)Sk又根据终值定理e=lim sE =lim 1ss S f 0 ss S f o 1 +G(5)k又因为lim G(5)=oos-0*e=0ss收集于网络,如有侵权请联系管理员删除25.解:由题可知系统的开环传递函数为 /、k kG(s)=-1-3-k(Ts+DGs+l)12当输入为给定单位

11、阶跃信号时X(s)=L系统在给定信号下误差的拉 S氏变换为E=-ssl 1 +G(s)Sk又根据终值定理e=lim sE=lim-!-W1 S f0 ss STO 1 +G(S)Ic又因为limG(s)=k kS TO 卜 1 21ssi T +k kI 2当输入为扰动信号时N(S)=L系统扰动信号下误差的拉氏变换为Sl Ts+1 1E=-2-ssl 1 +G(s)Sk又根据终值定理e=lim sE=lim 2 ssX sf o 酬 s-。i+G(s)k又因为limG(s)=k kSTO K 1 2-ke=-a 1 +k k1 2-k:,e=e+e=2-S S ss ss2-kk收集于网络,如

12、有侵权请联系管理员删除第四章根轨迹法掌握轨迹的概念、绘制方法,以及分析控制系统4-2(2)G(s)=-5(0.2 5 +1)(0.5 5 +1)解:分析题意知:由 s(0.2 s+l)(0.5 s+l)=0 得开环极点 s=0,S2=-2,S3=-5O(1)根轨迹的分支数等于3。(2)三条根轨迹的起点分别是实轴上的(0,j 0),G 2,j O),(-5,j O),终止点都是无穷远处。(3)根轨迹在实轴上的轨迹段:-2,0 段和-8,_ 5 段。(4)根轨迹的渐近线:由n=3,m=0.-.9=(2/ll)7L =l (/=0)n-m 3渐近线与实轴的交点Z p Ei /7Q =f/T-=-n-

13、m 3(5)根轨迹与实轴的分离点:A(s)=s(0.2 s+l)(0.5 s+l)B =1由丑)4M)=。解得入 于 t(舍去).根轨迹如图所示收集于网络,如有侵权请联系管理员删除(3)G(s)=Z(s+2)s(s+2)(s+3)解:分析题意知:由 s(s+2)(s+3)=0 得开环极点 S1=0,S?=-2,S3=-3O由k(s+2)=0得开环零点为s=-2 o(1)根轨迹的分支数等于3。(2)三条根轨迹的起点分别是实轴上的(0,j 0),(-2,j 0),(-5,j 0),终止是(-2,j0)和无穷远处。(3)根轨迹在实轴上的轨迹段:-3,0 段。(4)根轨迹的渐近线:由n=3,m=l.。

14、一(2/+1)兀;土 兀n-m 2渐近线与实轴的交点(/=0)a=y_=_n-m 2(5)根轨迹与实轴的分离点:A(s)=s(s+2)(s+3)B(s)=k(s+2)_ a由 A,(s)B(s)-A(s)B,(s)=0 解得:S =S 2=-2(舍 去)s3=_l其中SS2=-2S是因为闭环特征方程的根恒有一根s=-2.分离点取5=二1根轨迹如图所示2收集于网络,如有侵权请联系管理员删除4-3G(S)H(S)=KS2($+2)(S+5)解:分析题意知:由 S2(S+2)(S+5)=0 得开环极点 s1=s2=O,S3=-2,S4=-5(1)根轨迹的分支数等于4-(2)三条根轨迹的起点分别是实轴

15、上的(0,j 0),(-2,j O),G 5,j O),终止点都是无穷远处。(3)根轨迹在实轴上的轨迹段:-5,-2段。(4)根轨迹的渐近线:由n=4 m=0(2/+1)兀 K 0 (2/+1)K,3K=-=一 (/=0)U=-=-(/=1)1 n-m 4 2 n-m 4渐近线与实轴的交点Zp E-7n-m(5)根轨迹与实轴的分离点:A(S)=S2(S+2)(S+5)B(S)=1由 A (s)3(s)A(s)8 (s)=0 解得:s1=o s2=-4 s3=(4)根轨迹如图所示收集于网络,如有侵权请联系管理员删除4-4(2)G(s)=-;5(0.15+1)(5+1)解:分析题意知:由 s(0.

16、1s+l)(s+l)=0 得开环极点 s=0,s2=-l,s3=-10 o(1)根轨迹的分支数等于3。(2)三条根轨迹的起点分别是实轴上的(0,j 0),G l,j 0),(-10,j 0),终止点都是无穷远处。(3)根轨迹在实轴上的轨迹段:-1,0 段和-8,/()段。(4)根轨迹的渐近线:由n=3,m=0.0=必 也=三(/=0)n-m 3渐近线与实轴的交点Ep Ei/-11O =-0-=-n m 3(5)根轨迹与实轴的分离点:A(s)=s(0 1s+l)(s+l)B(s)=l由 A (s)B(s)4s)5(s)=0 解得:s1=0.49 s 2(舍去)根轨迹如图所示10 w-w 3=0

17、(1)-H w 2+10 K=0 (2)解 得K=llK 11时系统不稳定收集于网络,如有侵权请联系管理员删除4-6G(s)=-s(s +3)(s +7)解:分析题意知:由 s(s+3)(s+7)=0 得开环极点 S1=0,S2=-3,S3=-7O,(1)根轨迹的分支数等于3。(2)三条根轨迹的起点分别是实轴上的(0,j O),(-3,j O),(-7,j O),终止点都是无穷远处。(3)根轨迹在实轴上的轨迹段:-3,0 段和-8,一7 段。(4)根轨迹的渐近线:由n=3,m=0.e =(2/+1)l(/=o)n-m 3渐近线与实轴的交点加 工,一 i oa=-un-uin-m3(5)根轨迹与

18、实轴的分离点:A(s)=s(s+3)(s+7)B(s)=l由 A (s)8(s)-A(s)8 G)=0 解得:s=-1.3 s2=-5.4(4)根轨迹如图所示21w-w 3=0 (1)k=10 w 2(2)得k=210 k 2 1 0系统稳定再将s=-L 3代入闭环特征方程得k=12.612.6 k 210时系统具有欠阻尼阶跃响应。收集于网络,如有侵权请联系管理员删除第五章频率特性法掌握频域特性的概念、奈奎斯特图和对数幅频特性特图(伯德图);掌握最小相位系统求传递函数;频域实验法确定传递函数;掌握奈奎斯特判据;相角裕量,幅值裕量;频域特性与系统性能关系,及频域性能指标等5-2(1)G(s)=1

19、;5(0.15+1)解:分析题意知:G(j w)=-1-A(w)=-(p(w)=arct an-兀(也 对,但乘进去化简的过程容+(10 w)2 卬|易出错!)|兀(p(w)=-arct an O.lw-(建议采用复数乘法运算的原则,幅值相乘,相角相加!)w=O 时 A(W)=8 叭卬)=爹w=8时 A(w)=0 (p(w)=-7 1,开环幅相频特性曲线如图所示:收集于网络,如有侵权请联系管理员删除5-3 G(s)=1s(O.ls+l)解:分析题意知G(jw)=G|(jw)G2(jw)其中:G)W)4G2O W)=_!一 转折频率为 wt=-L=io2 O.ljw+l 2 0.1,开环对数频率

20、特性曲线如图所示:收集于网络,如有侵权请联系管理员删除5-4w(P (w)=9 0 0 -arct an w +arct an-arct an 3v v,A(2)=5;2解分析题意知:、KjW(j0.5w+l)O+l)(;3w +l)由此求得幅频特性为A(w)=坟 +j _ 将人(2)=5 代入 A(w)得 K=24JvV2+1 J(3VV)2+1G(s)24s(0.5s +1)(5+1)(35+!)5-5(a)解分析题意知、10 0G(5)=-(0.5.v +1)(0.L v +1).对数相频特性曲线如图所示:收集于网络,如有侵权请联系管理员删除(b)解分析题意知、100G($)=-5(10

21、05+1)(0.015+1).对数相频特性曲线如图所示:5-8(a)解分析题意知要补花半圆,补画后图形如图所示收集于网络,如有侵权请联系管理员删除0AN+=1 N=-1 VP=1系统不稳定(b).N +=1 N=一1 V P=1 系统木稳定(c)v=l.要补花半圆,补画后图形如图所示V P=O而N,=0 N=l/2曲线在-1左侧有穿越,系统不稳定(注意:1/j w 由0到0+的过程中,相角由9 0变为-9 0度变化为1 80度,而根据对称性从0开始相比与相角增加9 0度)5-1 1解分析题意知G(s)H(s)1 0(5 4-1)(0.1 5 +1)收集于网络,如有侵权请联系管理员删除(jw+l

22、X O.lJw +l)画出对应的开环幅相频特性曲线V N =0 N=0 P=0+-,系统稳定5-1 3解分析题意知(J(、KJW)=-XJW+1)O+10).A(w)=v v jw 2 +1 J(w)2 +1 0 0将 G(jw)化为 G(jw)=P(w)+Q(w)j 令 Q(w)=0 得 w=而当 K=1 0 时 K=1=1 1A(w)再令|G(jw)|=1 得 w =0.74 88cwy =1 80 +-90。-ar ct an w-ar ct an =4 8.9。,1 0 系统稳定当 K=1 0 0 时 K=L =1.1g A(w)再令|G(jw)|=1 得 w =3.0 1 4 5cw

23、y =1 8Oo+-9Oo-ar ct an w-ar ct an=1.6 oC 1 0,系统稳定收集于网络,如有侵权请联系管理员删除(注意角度变化,逆时针旋转角度增加,顺时针旋转角度减小!)5-16解分析题意知b 52+25+16,Gjw)=16(jw)2 +2 jw+16.卬=4 2=0.25nw-w Jl-2g 2=3.74M=.=4.282占J收 4+1 -2匕 2Y=arc tan f=28。目 录第 一 章 总 体 概 述:施工程序总体设想及施工段划分.错误!未定义书签。第一节总体概述.错误!未定义书签。第二节施工程序总体设想施工段的划分.错误!未定义书签。第二章施工总平面布置.错

24、误!未定义书签。第一节施工平面布置的原则.错误!未定义书签。第二节施工平面的总体布局.错误!未定义书签。第三节旃工现场平而布置图.错误!未定义书签。第三章施工进度计划和各阶段进度保证措施及违约承诺.错误!未定义书签。第一节旃工讲度计划.错误!未定义书签。第二节各个阶段的保证措施.错误!未定义书签。第三节违约承诺.错误!未定义书签。第四章 劳动力投入计划、持证上岗及保证措施.错误!未定义书签。第一节施工专业队伍的选择.错误!未定义书签。第二节项目管理机构配置.错误!未定义书签。第三节劳动力计划.错误!未定义书签。第四节持证上岗.错误!未定义书签。第五节劳动力的保证措施.错误!未定义书签。第五章

25、机械、办公、检测设备投入、进场计划及保证措施.错误!未定义书签。第一节主要施工机械设备投入进场计划.错误!未定义书签。第二节保证措施.错误!未定义书签。第六章 对工程施工重点、难点和关键施工技术、工艺的分析及解决方案.错误!未定义书签。第一节施工测量.错误!未定义书签。第二节土方工程.错误!未定义书签。第三节浆砌石工程.错误!未定义书签。第四节干砌石工程.错误!未定义书签。第五节钢筋混凝土工程.错误!未定义书签。收集于网络,如有侵权请联系管理员删除第六节冬季施工.错误!未定义书签。第七章对设计图纸及施工管理的合理化建议.错误!未定义书签。第八意工程质最保证措旅及讳约承诺.错误!未定义书签。第一节工程质量保证措施.错误!未定义书签。第二节违约承诺.错误!未定义书签。第九章安全文明施工保证措施及违约承诺.错误!未定义书签。第一节安全文明施工保证措施.错误!未定义书签。第二节违约承诺.错误!未定义书签。相关附表.错误!未定义书签。1、旃工总平而图.错误!未定义书签。2、计戈U 开、竣工日期和施工进度网络图.错误!未定义书签。3、劳动力计划表.错误!未定义书签。4、拟投入的牛要旃 机械设备、办公和检测设备表:.错误!未定义书签。收集于网络,如有侵权请联系管理员删除

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