《自动控制原理(第2版)》李晓秀(习题参考答案).doc 18页

'《自动控制原理（第2版）》李晓秀第1章习题答案1-3题系统的控制任务是保持发电机端电压不变。当负载恒定发电机的端电压等于设定值时，，电动机不动，电位器滑臂不动，励磁电流恒定；当负载改变，发电机的端电压不等于设定值时，，经放大器放大后控制电动机转动，电位器滑臂移动动，使得励磁电流改变，调整发电机的端电压，直到。系统框图为：电动机发电机电位器放大器负载1-4题（1）在炉温控制系统中，输出量为电炉内温度，设为；输入量为给定毫伏信号，设为；扰动输入为电炉的环境温度和自耦调压器输入电压的波动等；被控对象为电炉；控制装置有电压放大器、功率放大器、可逆电动机、减速器、调压器等。可逆电动机调压器减速器扰动热电耦电压、功率放大电炉系统框图为：（2）炉温控制系统的任务是使炉内温度值保持不变。当炉内温度与设定温度相等时，等于 ，即，可逆电动机电枢电压为0，电动机不转动，调压器滑臂不动，炉温温度不改变。若实际温度小于给定温度，，经放大后控制可逆电动机转动使调压器滑臂上移，使加热器电压增大，调高炉温；若实际温度大于给定温度，，经放大后控制可逆电动机转动使调压器滑臂下移，使加热器电压减小，降低炉温。使得和之间的偏差减小甚至消除，实现了温度的自动控制。1-5题（1）在水位控制系统中，输出量为水位高度；输入量为给定电压；扰动输入为出水量等。进水阀减速器出水浮球水箱放大器电动机系统原理框图为：（2）当实际水位高度为设定高度时，与受浮球控制的电位器滑臂位置对应的与给定电压相等，电动机不转动，进水阀门维持不变。若水位下降，电位器滑臂上移，增大，偏差，经放大后控制电动机逆转调大进水阀门，加大进水量使水位升高；若水位升高降，电位器滑臂下移，减小，偏差，经放大后控制电动机正转调小进水阀门，减小进水量使水位下降，实现了水位的自动控制。第2章习题答案2-1题a)b)2-2题 2-3题2-4题a)b)2-5题a)b)c)d)2-6题a)b) c)2-7题a)b)c)2-8题解由微分方程组建立系统结构图为传递函数2-9题解由有源电路建立系统结构图为传递函数其中，2-10题 2-11题作信号流图略a)b)d)2-12题作信号流图略2-13题2-14题a)b)c) 第3章习题答案3-1题(1)稳定(2)稳定(3)不稳定，2个正实部根(4)稳定(5)临界稳定3-2题(1)0125/203-20题(1)(2)应该提高部分的放大系数。3-21题（1）略(2)3-22题(1)无内反馈时，系统不稳定，内反馈存在时,只要取系统稳定。(2)，内反馈的存在使稳态误差增大。 3-23题,第4章习题答案4-1略4-2在根轨迹上，和不在根轨迹上。4-3（1）实轴上的两个会合点为和，两个分离点为和；（2）实轴上的分离点为；渐进线：，；（3）实轴上的分离点为，根轨迹与虚轴交点为：，渐进线：，；4-4，圆方程：半径，圆心。4-5（1）分离点为，会合点为；（2）。4-6分离点为；根轨迹与虚轴交点为：（1）（2）稳定。4-7（1）实轴上的分离点为，根轨迹与虚轴交点为：，渐进线：，；（2）；（3）；（4）；闭环传递函数为：。 4-8（1）稳定范围是；（2）当。可近似为二阶系统：，。4-9（1）实轴上的分离点为；根轨迹与虚轴交点为：；渐进线：，；（2）临界稳定的开环增益为；（3）开环增益为。4-10分离点为；临界阻尼时；出射角：；4-11略；4-12特征方程为,开环零极点：；分离点为：。4-13出射角为；入射角为；与虚轴交点为，；4-14由根轨迹通过求出，此时开环传递函数为；4-15（1）时有一个分离点；（2）时有二个分离点。4-16分离点为：，，；虚轴交点：；4-17实轴上的分离点为，会合点为；增益对阻尼特性的影响：从根轨迹图可以看出，对于任意，闭环系统都是稳定的，但阻尼状况不同。在增益较小时系统是过阻尼系统，增益很大时也是过阻尼系统，但中等增益时（是欠阻尼系统。4-18等效开环传递函数（1）渐进线：，；根轨迹与虚轴交点为：； 出射角：，；（2）稳定范围：。第5章习题答案5-1题(1)(2)(3)(4)5-2题(1)，，穿越负实轴，穿越频率幅值。(2)，，不穿越负实轴(3)，，穿越负实轴，穿越频率幅值。(4)，，不穿越负实轴5-4题a)b)c)d)e)f)5-5题(1)(2)画出对应的对数相频特性曲线和奈氏图（略）。 5-6题5-7题a)不稳定b)稳定c)不稳定d)稳定e)稳定f)稳定g)稳定h)不稳定5-8题(1),，穿越负实轴，穿越频率幅值。开环奈氏图如图。，系统不稳定题5-8（1）图(2),穿越负实轴频率幅值。开环奈氏图如图。，系统稳定题5-8（2）图(3),,，，穿越负实轴频率幅值。开环奈氏图略。，系统不稳定（4）,时不穿越负实轴，开环奈氏图如图。，系统稳定 题5-8（4）图5-9题5-10题(1)穿越负实轴，稳定条件穿越负实轴，稳定条件5-11题(1)由Bode图，得，穿越-180系统临界稳定(2)由Bode图，得，不穿越-180，系统稳定(3)由Bode图，得，穿越-180系统稳定(4)由Bode图，得，不穿越-180，系统稳定5.12题(1)系统稳定，，(2)系统不稳定，，(3)系统稳定，5-13题(1),(2)要求系统相位裕量为时，，(3)要求系统幅值裕量为，5-14题，或5-15题5-16题，3-17题， 第6章习题参考解答6-1题解(1)（1/秒）解得，，系统不稳定(2)超前校正后系统开环传递函数为作校正后系统对数幅频特性曲线如图所示，由图得：，,，。说明超前校正可以增加相角裕度，从而减小超调量，提高系统稳定性；同时增大了截止频率，缩短调节时间，提高了系统的快速性。6-2题解：超前校正网络传递函数为6-3题解：超前校正校正网络6-4题解：串联滞后校正网络为6-5题解：（1），， （2），（3）串联一个滞后校正装置6-6题解：6-7题解：（1）所用的是串联迟后-超前校正方式：（2）校正后系统稳定时的开环增益。（3）当时，所以有6-8题解：（a）（1）（2）（b）（1）（2）6-9题解：，6-10题解：， 6-11题解：6-12题解：6-13题解：第7章习题答案7-2a）b)c）7-3a）交点为自振点；b)交点为不稳定工作点；c）交点为自振点；d）交点a为不稳定工作点；交点b为自振点；e)系统不稳定；f)系统不稳定；g）交点a,c为自振点、b不稳定工作点；h)系统稳定。7-47-61)系统稳定；不稳定；产生周期运动。2)7-71)系统有自振，2)为使系统稳定，继电器参数a，b应满足7-8略7-9为开关线，相轨迹如图所示。时，相轨迹在开关线上有幅度为的跳变。当时，相轨迹下跳，当时相轨迹上跳，最终收敛于坐标原点。7-10、为开关线，相轨迹如图所示，为闭合的环形。说明系统运动为等幅振荡，且和初始条件无关。 7-11略第8章参考答案8-1（1）；（2）；（3）；（4）；（5）；（6）；（7）；（8）。8-2（1）；（2）；（3）；（4）；（5）；（6）。 8-3（1）；（2）；（3）；（4）。8-4（1）；（2）。8-5(a)；(b)；(c)；(d)。8-68-7(1)不稳定；（2）不稳定；（3）稳定；（4）不稳定。8-8（1）不稳定；（2）稳定。8-9()8-10不稳定。8-11。8-12，，。8-13（1）（2）。8-14（1）系统稳定；（2）；；；（3）。 8-15。8-16。8-17。'