自动控制原理 (6)

自动控制原理第六版答案自动控制原理是现代控制理论的基础，对于工程技术人员来说，掌握自动控制原理是非常重要的。

本文将针对自动控制原理第六版的相关问题进行解答，希望能够帮助大家更好地理解和应用这一理论。

1. 什么是自动控制原理？自动控制原理是研究如何通过控制系统使被控对象按照既定的要求或规律进行运动或变化的科学。

它是一门综合性的学科，涉及到控制系统的建模、分析与设计等方面。

自动控制原理的研究对象包括连续系统和离散系统，广泛应用于工业生产、航天航空、交通运输等领域。

2. 自动控制原理的基本原理是什么？自动控制原理的基本原理包括反馈原理、稳定性原理、校正原理和优化原理。

其中，反馈原理是自动控制原理的核心，它通过对被控对象的输出信号进行检测并与输入信号进行比较，从而实现对被控对象的控制。

稳定性原理是指控制系统在一定条件下能够保持稳定运行的特性，校正原理是指控制系统能够对外部干扰进行自动校正，优化原理是指控制系统能够在一定条件下实现最优控制。

3. 自动控制原理的应用领域有哪些？自动控制原理广泛应用于工业自动化、航天航空、交通运输、电力系统、生物医药等领域。

在工业自动化中，自动控制原理被应用于生产线的控制、机器人的控制、传感器和执行器的控制等方面；在航天航空领域，自动控制原理被应用于飞行器的姿态控制、发动机控制等方面；在交通运输领域，自动控制原理被应用于交通信号控制、车辆自动驾驶等方面；在电力系统领域，自动控制原理被应用于电网的稳定控制、发电机的调速控制等方面；在生物医药领域，自动控制原理被应用于医疗设备的控制、生物反应过程的控制等方面。

4. 自动控制原理的未来发展趋势是什么？随着科学技术的不断发展，自动控制原理将会朝着智能化、网络化、集成化、模块化的方向发展。

智能化是指控制系统将会具备更强的智能化和自学习能力，能够适应复杂多变的环境；网络化是指控制系统将会更加注重信息的共享和交互，实现远程监控和控制；集成化是指控制系统将会更加注重各个子系统之间的集成和协同工作；模块化是指控制系统将会更加注重系统的模块化设计和组合。

§2-4 传递函数定义控制系统的传递函数为 在零初始条件下 ，输出信号的拉氏变换与输入 信号的拉氏变换之比。

表示为Y ( s ) bm s m + bm -1 s m -1 + ... + b1 s + b0 G( s) = = n , n ³ m (2-95) n -1 U (s) s + a n -1 s + ... + a1 s + a0系统的输出可表示为传递函数与控制输入的乘积Y ( s) = G ( s) × U ( s)(2-96)U(s)G(s)Y(s)回章首回节首12-4-3 控制系统的传递函数 1．复数阻抗U R (s) Z R ( s) = =R I R (s)(2-100)ZC ( s) =UC (s) 1 = I C ( s ) Cs(2-101)U L ( s) Z L ( s) = = Ls I L (s)回章首 回节首(2-102)22．典型环节 (1) 比例环节G(s) = Uo (s) =K Ui (s)(2) 积分环节G( s) = Uo ( s) 1 = Ui ( s) Ts(3) 微分环节U o (s) G (s) = = ts U i (s)3(4) 一阶惯性环节U o ( s) 1 G( s ) = = U i ( s) Ts + 1(5) 二阶振荡环节G( s) = U o ( s) 1 = 2 2 U i ( s ) T s + 2xTs + 1(6) 延迟环节G( s) = U o (s) = e -ts U i ( s)4画结构图时，所依据的原则是信号流通关系。

下面以实例来说明。

[例2-25] 已知两级RC网络如图2-33所示，作出该系 统的结构图。

解 设一个中间变量为电容C1 的电压Ux， 采 用复 数阻抗法顺序写出各 算子代数方程和方块图如下:回章首回节首5(1) U i ( s ) - U x ( s ) = U R1 ( s )(2) U R1 ( s ) × 1 = I ( s) R1(3) I ( s ) - I 2 ( s ) = I1 ( s )( 4) I 1 ( s ) × 1 = U x ( s ) C1 s(5) U x ( s ) - U o ( s ) = U R2 ( s )回章首回节首6(6) U R2 ( s ) × 1 = I 2 ( s ) R2 (7 ) I 2 ( s ) × 1 = U o ( s ) C2 s将各基本环节的方块按照信号流通方向连接起来 就可以得到如图2-33所示的系统方块图。

第6章 习题及参考解答6-9 已知单位负反馈控制系统校正前对数幅频特性)(0ωL 如图6-63中点画线所示，串联校正装置对数幅频特)(c ωL 如图6-63中实线所示，要求1）作出校正后系统开环对数幅频渐进特性)(ωL 。

2）比较校正前、后的开环对数幅频特性)(0ωL 和)(ωL ，说明校正装置的作用。

习题 6-9 参考解答：1）校正后系统开环对数幅频渐进特性)(ωL 是)(0ωL 和)(c ωL 的线性叠加，如图右上图中红色实线所示。

2）校正装置的传递函数为2(1)()101c s G s s +=+，为滞后校正装置。

它的作用：①抬高了低频段幅值，可提高速度输入的稳态精度；②固有特性以-40dB/dec 穿越0dB 线，校正后的Bode 图以-20dB/dec 穿越0dB 线，中频段变缓，平稳性变好；校正后系统Bode 图的高频段幅值降低了，抗干扰能力提高；校正后系统的开环截止频率减小了，滞后校正是靠牺牲系统的快速性来换取平稳性的。

6-10 图6-64为三种校正装置的对数渐近幅频特性，它们都是由最小相位环节组成。

系统为单位负反馈 系统，其开环传递函数为02400()(0.011)G s s s =+试问： 1）这些校正网络特性中，哪一种使已校正系统的稳定性最好？2）为了将12Hz 的正弦噪声削弱10倍左右，你确定采用哪种校正网络特性？习题 6-10 参考解答： 校正装置传递函数分别是12310.110.510.51(),(),().1010.0111010.0251c c c s s s s G s G s G s s s s s ++++===++++。

1）a ）使用滞后校正网络，校正后021400()(0.011)1().101c G G s s s s s s =+++10()()1c G j G j ωω==L (图6-63 题6-9图图6-64 题6-10图102400()()1110180arctan 6.32180arctan 0.01 6.32arctan16.3211.7063.2cc c co oo c G j G j ωωωωωγω⨯=⇒⨯⨯≈=-=+--⨯-⨯=b ）使用超前校正网络，校正后022400()(0.011)0.11().0.011c G G s s s s s s =+++10()()1c G j G j ωω==1024000.1()()11180arctan 0.140180arctan 0.0140arctan 04032.4.0140c occ c o o G j G j ωγωωωω⨯=⇒⨯=+⨯---⨯==⨯≈c ）使用滞后-超前校正网络，校正后0223400()(0.011)(0.51)().(101)(0.0251)c G G s s s s s s s =++++2230224000.5()()11011180(arctan 0.510)180arctan 1041010arctan 0.02510arctan 0.01108.2cc c c o o c oG j G j ωγωωωωω⨯=⇒⨯⨯⨯=+⨯--⨯-⨯-⨯=≈=由上述结果可知，在这些校正网络特性中，滞后-超前校正网络，其相角裕量γ=48o 最大，所以滞后-超前网络使已校正系统的稳定性最好。

自动控制原理第六版答案自动控制原理是现代控制工程的基础课程，它涉及到了控制系统的基本概念、原理和方法，对于掌握自动控制领域的基础知识至关重要。

本文将针对自动控制原理第六版的相关问题进行解答，希望能够帮助读者更好地理解和掌握这一领域的知识。

1. 什么是控制系统？控制系统是由一系列组件和设备组成的系统，用于监测、比较和调整系统的输出，以使系统的行为符合特定的要求。

控制系统可以分为开环控制系统和闭环控制系统两种类型，分别对应着系统输出是否受到反馈的影响。

2. 什么是反馈？反馈是控制系统中的重要概念，它指的是将系统的输出信息返回到系统的输入端，以便对系统进行调整和控制。

通过反馈，系统可以实现对输出的实时监测和调整，从而更好地满足系统的控制要求。

3. 控制系统的基本组成部分有哪些？控制系统的基本组成部分包括传感器、执行器、控制器和执行对象。

传感器用于监测系统的输出，执行器用于调整系统的输入，控制器用于对系统进行逻辑判断和控制，执行对象则是控制系统所要控制的对象或过程。

4. 控制系统的稳定性是什么意思？控制系统的稳定性是指系统在受到一定扰动后，能够在有限的时间内恢复到原来的稳定状态，而不会出现不稳定或者发散的情况。

控制系统的稳定性是评价系统性能的重要指标，对于实际控制系统的设计和应用具有重要的意义。

5. 如何分析控制系统的稳定性？控制系统的稳定性可以通过系统的传递函数来进行分析和判断。

通过传递函数的极点和零点，可以判断系统的稳定性和动态特性，从而对系统进行合理的设计和调整。

6. 控制系统的校正是什么意思？控制系统的校正是指对系统进行调整和修正，以使系统的输出更好地满足特定的要求。

控制系统的校正可以通过调整控制器的参数、改变反馈信号的采样周期等方式来实现，从而提高系统的性能和稳定性。

7. 控制系统的鲁棒性是什么意思？控制系统的鲁棒性是指系统对于外部扰动和参数变化的抵抗能力。

一个具有良好鲁棒性的控制系统能够在外部条件发生变化时，仍然能够保持良好的控制性能，不会出现失控或者不稳定的情况。