自动控制原理作业一.docxVIP

1、什么是反馈控制原理？反馈控制系统的主要特点是什么？ 答：（1）反馈控制原理是将系统的输出量经测量、变换反馈到输出端，与给定输入相比较（相减）得到偏差信号，该偏差信号进而经信号放大、能量变换或功率放大后产生控制作用，该控制作用又使偏差消除或减少，保证系统的输出量按给定输入的要求变化 （2）反馈控制系统的主要特点是具有抑制任何内、外扰动对被控量产生影响的能力，有较高的控制精度。 2、画出负反馈控制系统的组成框图，并说明各环节的作用。 （1）测量元件：将物理量检测出来，并按某种规律转换成易处理和使用的另一种物理量； （2）比较元件：将受控变量与参考输入进行比较，并产生偏差信号；通常与测量元件或放大元件结合在一起使用； （3）放大元件：将较弱偏差信号进行变换放大，使其具有足够的幅值和功率 （4）校正元件：当系统性能达不到期望指标时而给系统加入的、参数可根据需要改变的机构或装置，从而使系统实现给定的各项性能指标； （5）执行元件：接受偏差信号的控制并产生动作以改变受控制量，使之按照期望的规律变化。 3、试比较闭环系统与开环系统的优缺点。 答：（1）闭环系统 优点：抗干扰能力强，有较高的控制精度 缺点：系统结构复杂，设计和调试技术也复杂，系统可能会不稳定。 （2）开环系统 优点：开环控制系统无反馈回路，结构简单，成本较低； 缺点：控制精度低，容易受到外界干扰，输出一旦出现误差无法补偿。 4、试判断下列用微分方程描述的系统是线性系统还是非线性系统。 （1）d2ydt2+3dydt+4y=e(t)（2）dudt+u2+u=sin2ωt （3）3d2ydt2+ydydt+2y=5t2（4）td2ydt2+5dydt+t2y=e-t 答： （1）（4）为线性系统，（2）（3）是非线性系统。 5、某单位负反馈系统的脉冲响应为yt=e-0.5t-e-t，求系统的开环传递函数。 答：系统的传递函数Ys=1s+0.5-1s+1=12(s+0.5)(s+1)，设函数的开环传递函数G(s); 则Ys=G(s)1+G(s) ?Gs=Y(s)1-Y(s)=12s+0.5s+1-1=12s2+3s. 6、某复合控制系统如题6图所示，图中Wcs=as2+bs， Wgs=10s(1+0.1s)(1+0.2s)，若使经前馈补偿后的等效系统变为= 2 \* ROMANII型（两个积分环节），参数a和b应为何值？ 答：化简可得 设该系统的闭环传递函数为Φs，则由上图可得Φs=(Wc+1)Wg1+Wg Φs=10(as2+bs+1)s1+0.1s1+0.2s+10=10(as2+bs+1)0.02s3+0.3s2+s+10， 设系统的开环传递函数Wk(s), 有 Φs=Wk(s)1+Wk(s)? Wks=Φs1-Φs 求得Wks=10(as2+bs+1)0.02s3+(0.3-10a)s2+(1-10b)s 若为= 2 \* ROMANII型，则分母含有s的2次方项，且1-10b=0 即 ：0.3-10a≠0;1-10b=0 解得 a≠0.03,b=0.1 7、已知RC网络如题7图所示，其中u1、u2分别为网络的输入和输出；假设该网络系统的初始状态均为零状态，现要求：（1）绘制该网络系统的结构图； （2）求出传递函数U2(s)/U1(s)；（3）讨论元件参数R1,R2,C1及C2是否影响该网络响应的收敛性。 题7图 答：（1）由输出到输入方向列写方程： U2=R2i2+1C2i1+i2dt ? U2s=R2I2s+1C2sI1(s)+I2(s) U2=R2C2s+1C2sI2s+1C2sI1s = 1 \* GB3① 由并联两端电压相等得： R1i1=R2i2+1C1i2dt ? R1I1s=(R2+1C1s)I2(s) ? I2s=R1C1sR2C1s+1I1(s) = 2 \* GB3② 输入回路：U1=R1i1+1C2i1+i2dt ?U1s=R1I1s+1C2sI1(s)+I2(s) ? I1s=C2sR1C2s+1U1s-1C2sI2(s) = 3 \* GB3③ 由= 1 \* GB3①、= 2 \* GB3②、= 3 \* GB3③得 1C2s + U2s I2(s) I1s U1(s) R2C2s+1C2s R1C1sR2C1s+1 C2sR1C2s+1 1C2s 方框图化简得； 1C2s + U2s I2(s) I1s U1(s) R2C2s+1C2s R1C1sC1s+1 C2sR1C2s+1 R1C1C2(R2C1s