自動控制原理作業(yè)

1、自動控制原理作業(yè)1、下圖是倉庫大門自動控制系統(tǒng)原理示意圖。試說明系統(tǒng)自動控制大門開、閉 的工作原理，并畫出系統(tǒng)方框圖。2、下圖為工業(yè)爐溫自動控制系統(tǒng)的工作原理圖。分析系統(tǒng)的工作原理，指出被 控對象、被控量和給定量，畫出系統(tǒng)方框圖。3、用離心調(diào)速器的蒸汽機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)如圖所示。其工作原理是：當(dāng)蒸汽機帶 動負(fù)載轉(zhuǎn)動的同時，通過圓錐齒輪帶動一對飛錘作水平旋轉(zhuǎn)。飛錘通過鉸鏈可帶 動套筒上下滑動，套筒內(nèi)裝有平衡彈簧，套筒上下滑動時可撥動杠桿，杠桿另一 端通過連桿調(diào)節(jié)供汽閥門的開度。 在蒸汽機正常運行時，飛錘旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心 力與彈簧的反彈力相平衡，套筒保持某個高度，使閥門處于一個平衡位置。如果 由于負(fù)載

2、增大使蒸汽機轉(zhuǎn)速下降，則飛錘因離心力減小而使套筒向下滑動， 并 通過杠桿增大供汽閥門的開度，從而使蒸汽機的轉(zhuǎn)速回升。同理，如果由于負(fù)載 減小使蒸汽機的轉(zhuǎn)速增加，則飛錘因離心力增加而使套筒上滑，并通過杠桿減 小供汽閥門的開度，迫使蒸汽機轉(zhuǎn)速回落。這樣，離心調(diào)速器就能自動地抵制負(fù) 載變化對轉(zhuǎn)速的影響，使蒸汽機的轉(zhuǎn)速 保持在某個期望值附近。指出系統(tǒng)中的被控對象、被控量和給定量，畫出系統(tǒng)的方框圖。帶汽4、電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)如圖所示：分析系統(tǒng)的工作原理，指出被控對象、被控量和給 定量，畫出系統(tǒng)方框圖。5、下圖為函數(shù)記錄儀函數(shù)記錄儀是一種通用記錄儀，它可以在直角坐標(biāo)上自動描繪兩個電量的函 數(shù)關(guān)系。同時，記錄儀還

3、帶有走紙機構(gòu)，用以描繪一個電量對時間的函數(shù)關(guān)系。請 說明其組成、工作原理。并畫出系統(tǒng)方框圖。電動軌發(fā)電機 _>&下圖為火炮方位角控制系統(tǒng)原理圖， 請說明其工作原理，并畫出系統(tǒng)方框圖。C(s)R(s)。H2FHC(s)7、試用梅遜公式法化簡下面動態(tài)結(jié)構(gòu)圖，求如圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)C(s)8、試用梅遜公式法求如圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)R(s)。R(s)Z J丄iR1sCii-1*1RSC22C(s)C(s)9、方框圖如圖所示，用梅遜公式化簡方框圖求R(s)。10、已知系統(tǒng)方程組如下：Xi (s)= Gi (s)R(s) -Gi (s)G (s) -Gs (s)C(s) *X2(s)=G2

4、(s)Xi(s)-G6(s)X3(s)X3(s)二X2(s) -C(s)G5(s)G3(s)C(s)二G4(s)X3(s)C(s)試?yán)L制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，并求閉環(huán)傳遞函數(shù)R(s)。ii、系統(tǒng)的微分方程如下：Xi(t)r(t) -c(t)ni(t)X2 (t)二 Ki Xi (t)X3(t) =X2(t) -X5(t)T 警 X3(t)dtX5(t) =X4(t) -K2n2(t)2K X (t) _.蟻K3X5(t) dt2 dt式中Ki、K2、©、t為常數(shù)，r(t)為指令，ni、n2為干擾，c(t)為被控量。試 建立系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖，并分別求傳遞函數(shù)C(s) R(s)、C(s) Ni(s

5、)、C(s)2(s)。C(s) C(s)i2、求如圖所示方框圖的傳遞函數(shù)R(s)和E(s)13、某控制系統(tǒng)的方框圖如圖所示，試求 該系統(tǒng)的開環(huán)傳函Gk(s)、閉環(huán)傳函和誤差傳函竺。R(s)R(s)若保證阻尼比=0.7和響應(yīng)單位斜坡函數(shù)的穩(wěn)態(tài)誤差為ess=0.25,求系統(tǒng)參數(shù)K14. 控制系統(tǒng)方塊圖如圖所示:(1) 當(dāng)a =0時，求系統(tǒng)的阻尼比，無阻尼自振頻率,和單位斜坡函數(shù)輸入時的穩(wěn)態(tài)誤差；(2) 當(dāng)=0.7時，試確定系統(tǒng)中的a值和單位斜坡函數(shù)輸入時系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差15. 設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)二Ks(1s3)(1 s6)若要求閉環(huán)特征方程的根的實部均小于-1，問K值應(yīng)取在什么范

6、圍?試確定系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。17、單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)二s(s2 40 s 100)24、已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示，采樣周期T =0.2s。求系統(tǒng)穩(wěn)定時 K的取值范圍。(1)試確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的開環(huán)增益 K、阻尼比的范圍若.=2，并保證系統(tǒng)的極點全部位于 s = -1的左側(cè)，試確定此時的開環(huán)增益K的范圍18、已知系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖所示:(1) 當(dāng)Kf =0、Ka =10時，試確定系統(tǒng)的阻尼比 、固有頻率6和單位斜坡 輸入時系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。(2) 若使.=0.6，單位斜坡輸入下系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess =0.2，試確定系統(tǒng)中Kf的值，此時放大系數(shù)Ka應(yīng)為何值。19、設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳

7、遞函數(shù)為G(s) =Ks(0.04s 1)，要求系統(tǒng)響應(yīng)單位勻速信號的穩(wěn)態(tài)誤差ess -1%及相角裕度 _ 45，試確定串聯(lián)遲后校正環(huán)節(jié)的傳遞 函數(shù)。s(0.1s 1)20、已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s) =200R(s)試設(shè)計串聯(lián)校正環(huán)節(jié)，使系統(tǒng)的相角裕度不小于45，剪切頻率不低于50rad /s。21、設(shè)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖所示：(1 )分析說明內(nèi)反饋 K f s的存在對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。(2)計算靜態(tài)位置誤差系數(shù)、 靜態(tài)速度誤差系數(shù)和靜態(tài)加速度誤差系數(shù)，并說明內(nèi)反饋 KfS的存在對系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的影響。22、單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性曲線Lo( )如圖所示，采用串聯(lián)校正，校正

8、裝置開環(huán)對數(shù)幅頻特性曲線(1) 寫出校正前系統(tǒng)的傳遞函數(shù)Go(s)；(2) 在上圖中繪制校正后系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性曲線L()；(3)求校正后系統(tǒng)的截止頻率c和相角裕度。23、某系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性如圖所示，其中虛線表示校正前的，實線表示校正后的。 要求：(1) 確定所用的是何種串聯(lián)校正方式，寫出校正裝置的傳遞函數(shù)Gc(s)；(2) 確定使校正后系統(tǒng)穩(wěn)定的開環(huán)增益范圍；(3) 當(dāng)開環(huán)增益 K =1時，求校正后系統(tǒng)的相角裕度和幅值裕度h。25、離散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖所示，采樣周期T =1。(1) 寫出系統(tǒng)開環(huán)脈沖傳遞函數(shù)G(z)；(2) 確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的 K值范圍；26、試求E(s)(s 3)s(s

9、 1)( s 2)的z變換27、已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=s(0.1s + 1)試設(shè)計串聯(lián)校正環(huán)節(jié)，使系統(tǒng)的相角裕度不小于45，剪切頻率不低于50rad /s28、設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)二Ks(0.04s 1)要求系統(tǒng)響應(yīng)單位勻速信號的穩(wěn)態(tài)誤差ess乞1%及相角裕度 -45，試確定串聯(lián)遲后校正環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)。29、系統(tǒng)不可變部分的傳遞函數(shù)為:G0(S)-s(0.1s 1)(0.2s 1)要求滿足性能指標(biāo):(1)系統(tǒng)型別v =1 (2) 開環(huán)增益心=25s，(3) 剪切頻率匕=2.5rad /sL( J/dB試確定合適的校正環(huán)節(jié)30、某最小相角系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特

10、性如下圖所示。要求 ：1寫出系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)；2、利用相角裕度判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；3、將其對數(shù)幅頻特性向右平移十倍頻程，試討論對系統(tǒng)性能的影響。(2) 判定閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；(3) 如果輸入信號r(t) =t時，求系統(tǒng)在輸入信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差ess。32、已知最小相位系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù) Bode圖的對數(shù)幅頻特性如圖所示，試求 該系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)。33、已知最小相位系統(tǒng)Bode圖的漸近幅頻特性如圖所示，求該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)Nyquist圖如圖(a)和(b)所示，圖中G(s)二1s(s 1)2H(s)二3s2 (s 1)234、某系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖和試判斷閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性，并決定閉環(huán)特征方程正實部根的個

11、數(shù)。何S)35、設(shè)某控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=75(0.2s 1)s(s2 16s 100)試?yán)L制該系統(tǒng)的Bode圖，并確定剪切頻率-c的值求該系統(tǒng)的開環(huán)傳36、已知最小相位系統(tǒng)Bode圖的漸近幅頻特性如下圖所示, 遞函數(shù)。3所示，試:37、已知最小相位開環(huán)系統(tǒng)的漸進對數(shù)幅頻特性曲線如圖（1）求取系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)（2）利用穩(wěn)定裕度判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性J403100,1圖3-6038、已知最小相位系統(tǒng)Bode圖如圖3所示，試求系統(tǒng)傳遞函數(shù)s(s 1)(0.5s 1)，試用根軌39、已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）=跡法分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性，確定若系統(tǒng)穩(wěn)定 K的取值范圍。40、單

12、位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)二 K(2s 2 4(s 1) qs-1)試?yán)L制系統(tǒng)根軌跡，并確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的 K值范圍。41、單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為KG(s) _ s(s 3)2(1)(2)繪制K* =0 > ：:時的系統(tǒng)根軌跡（確定漸近線，分離點，與虛軸交點）； 確定使系統(tǒng)滿足0 ：1的開環(huán)增益K的取值范圍;（3）定性分析在0：1范圍內(nèi)，K增大時，二00, ts以及r（t）=t作用下ess的 變化趨勢（增加/減小/不變）。42、設(shè)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H (s) - s(s 3)(s2 2s 2)試?yán)L制閉環(huán)系統(tǒng)的概略根軌跡；并確定系統(tǒng)穩(wěn)定時 K*的取值范圍43、已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)二