第一章           自动控制系统概述

 

1-1 分析比较开环控制系统与闭环控制系统的特征、优缺点和应用场合的不同。

1-2 简述反馈控制系统的基本组成和基本原理。

1-3 试列举开环控制和闭环控制的例子,并说明其工作原理。

1-4  组成自动控制系统的主要环节有哪些?它们各有什么特点,起什么作用?

1-5 衡量一个自动控制系统的性能指标通常有哪些?它们是怎样定义的? 对自动控制系统最基本的要求是什么?


1-6 图1-7为仓库大门自动控制系统。试说明自动控制大门开启和关闭的工作原理。如果大门不能全开或全关,则怎样进行调整?

                         


1-7 图1-8为一水位自动控制系统。试说明其工作原理,画出系统的方框图。如果要提高给定水位,则应怎样进行调整?

第二章           自动控制系统的数学模型

 

2-1  用复阻抗法求图2-28所示电路网络的传递函数。


                       

2-2求图2-29所示运算放大器的传递函数U0(s)(/Ui(s),说明T型滤波在电路中的作用。

 


2-3  设某系统的微分方程如下:

x1(t)=r(t)-3c(t)

x2(t)=k1x1(t)

x3(t)=x2(t)-d(t)

                  

式中,K1 、K2均为常数,试画出以r(t)为输入量、c(t)为输出量、d(t)为干扰量的系统动态结构图。

2-4  已知直流电动机的基本关系式如下:

试画出以Ud为输入量、n为输出量、Tl为干扰量的系统动态结构图,并求出传递函数N(s)/Ud(s)。

2-5 试建立图2-30所示系统的框图。


2-6化简图2-31a、b所示系统的框图。

2-7 已知某系统的结构图如图2-32所示,试求系统的总输出C(s)和总误差E(s)。

 

 


2-8  应用公式求取图2-33a、b所示系统的闭环传递函数Φ(s)。


 

2-32

 
 

 

 

 

 

 


第三章 自动控制系统的时域分析法

 

3-1已知闭环系统的特征方程如下,试用Hurwitz稳定判据判断系统的稳定性。

(1)       s5+3s4+6s2+s+2=0

(2)       6s3+7s2+3s-5=0

(3)         2s4+2s3+8s2+3s+2=0

(4)       s4+3s3+s2+3s+1=0

3-2 单位反馈系统中开环传递函数如下,判断系统的稳定性。

(1)

(2) 


3-3 设某系统的框图如图3-11所示,试确定使系统稳定的K值范围。

3-4  单位反馈系统,开环传递函数为,试求trtp、σp%ts

3-5  单位反馈系统中开环传递函数为,若要求σ%<16%ts=6s(±5%),试确定参数KT的值。

3-6  某单位反馈二阶系统的单位阶跃响应曲线如图3-12所示,试确定系统的开环传递函数。

                

 

 


3-7设系统的闭环传递函数,当输入为单位阶跃信号时,经15秒系统响应达到稳态值的98%,试确定系统的时间常数T及开环传递函数G(s)

3-8                                 已知单位负反馈系统的开环传递函数如下,试求r(t)=1+2t+5t2时的稳态误差。

1

2

3

3-9 已知某系统的框图如图3-13所示,若r(t)=2d(t)=1,求该系统的总稳态误差ess ,并说明如何减小或消除稳态误差。


                    

3-10某单位负反馈系统的开环传递函数为 ,当r(t)=1+t时,要求系统的稳态误差ess=0.05,试确定K值条件。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第四章    控制系统的频率特性

 

4-1    试绘制下列环节的Bode图。

(1)     G(s)=20

(2)    

(3)     G(s)=0.1s

(4)     G(s)=0.1s+1

(5)    

4-2  振荡环节ωn=10、ζ=0.3,试写出传递函数、频率特性,画出精确及渐进对数幅频特性曲线,当ω=ωn时,其误差为多少?画出对数相频特性曲线,当ω=ωn时,相位移为多少?

4-3  试绘制下列系统的Bode图。

1

2

3

4

5

4-4  已知某系统的开环对数幅频特性如图4-12所示,写出该系统的开环传递函数。

               

 

 

 

 


 


4-5   已知某调节器的对数幅频特性如图4-13所示,写出该调节器的传递函数。


                     

4-6  已知系统框图如图4-14所示,试用开环Bode图判断系统闭环稳定性。


 


                   

4-7  开环频率特性的三频段对系统性能有何影响?

4-8  若要求系统响应斜坡信号时的稳态误差为零,那么对系统低频段有何要求?

4-9  4-15为两个不同系统III的开环对数幅频特性,试比较这两个系统性能的差别。

                    


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


第五章    自动控制系统的校正

5-1     什么是系统校正?系统校正有哪些类型?

5-2    PI调节器调整系统的什么参数?使系统在结构上发生怎样的变化?它对系统的性能有什么影响?如何减小它对系统稳定性的影响?

5-3    PD控制为什么又称为超前校正?它对系统的性能有什么影响?

5-4      5-16为某单位负反馈系统校正前、后的开环对数幅频特性曲线,比较系统校正前后的性能变化。

5-5  

5-17为某单位负反馈系统校正前、后的开环对数幅频特性曲线,写出系统校正前后的开环传递函数G1(s)G2(s) 分析校正对系统动、静态性能的影响。

5-6      试分别叙述利用比例负反馈和微分负反馈包围振荡环节起何作用?

5-7     若对图5-18所示的系统中的一个大惯性环节采用微分负反馈校正(软反馈),试分析它对系统性能的影响。

设图中1=0.2K2=1000K3=0.4T=0.8s,β=0.01。求:

      未设反馈校正时系统的动、静态性能。

      增设反馈校正时,再求系统的动、静态性能。


       

 

 

 

 

 

 

 

 

 


第六章       直流调速系统

 

6-1  转速负反馈调速系统能减小稳态速降的原因是什么?

6-2  在转速负反馈调速系统中,当电网电压、负载转矩、电动机励磁电流、电枢电阻、测速发电机磁场各量发生变化时,都会引起转速的变化,系统对它们有无抑制能力?为什么?

6-3  在图6-2所示有静差转速负反馈系统中

画出稳态框图。

写出静特性方程式。

当负载变化时写出系统的调节过程。

该系统能否直接加入较大的阶跃给定电压起动?为什么?

6-4  采用电压负反馈的调速系统,能否代替转速负反馈调速系统?当电网电压、负载转矩、电动机励磁电流、电枢电阻各量发生变化时,都会引起转速的变化,电压负反馈的调速系统对它们有无抑制能力?为什么?

6-5   在图6-16所示电压负反馈系统中

① 画出稳态框图。

② 写出静特性方程式。

③ 当电网电压变化时写出系统的调节过程。

该系统和转速负反馈系统相比有何特点?为什么?

电压负反馈系统中,用什么方法可以提高系统的静特性硬度?