吉大18秋学期《自动控制原理》在线作业一-2答案

答:c(0)=1c(T)=3.5c(2T)=5.75c(3T)=6.875
七 、已知非线性控制系统的结构图如下图所示。为使系统不产生自振，试利用描述函数法确定继电特性参数a，b的数值。继电特性的描述函数为 。（15分）
答：
删除：
远程教育复学科的教学和研究工作有利于总结我国远程教育的实践经验并进行理论概括和创新，开创开放与远程教育的中国模式和中国学派，为世界制远程教育的繁荣和发展作出我们的贡献;有利于借鉴世界各国远程教育的实践经验和理论研究成果，使我国远程教育学科理论研究和教学的起点高、成效快;同时，将有利于更好百地以理论指导教育决策。这是因为，远程教育度已经成为世界各国教育发展新的增长点，旅得了国际社会和教育界的关注，成为各国教育决策的新的热点之一.
试概略绘出相应的闭环根轨迹图(要求确定分离点坐标d)：
五、
1 、绘制下列函数的对数幅频渐近特性曲线：（10分）
答：对数幅频渐近特性曲线为：
2 、已知最小相位系统的对数幅频渐近特性曲线如图所示，试确定系统的开环传递函数。（10分）
六 、已知线性离散系统的输出 ，计算系统前4个采样时刻c(0)，c(T)，c(2T)和c(3T)的响应。（15分）
无效婚姻制度中的“近亲婚姻”。“近亲”是指，直系血亲和三代以内的旁系血亲。这样规定的目的主要是参虑到优生和伦无。而上无范围没有规定直系的姻亲即公公与儿媳之间能否结婚，学界依然有不同声音，但参虑到是民法领域，所以法无规定既自由，由此推断即可缔结婚姻，但是如此一来又有违社会伦无，笔者认为直系姻亲缔结婚姻可由社会舆论和道德秩序予以规制，无须法律过多干涉。无效婚姻中的“当事人患有禁婚疾病的婚姻”。根据《母婴保护法》的规定，包括重型传染病、精神病和医学上认为不宜结婚的遗传疾病。笔者认为此规定的目的是为了保证优生优育，促进我国人口素质的提高，有着一定的积极意义，但是婚姻的功能并非只有生育，如当今社会大量的丁克家庭，很多时候婚姻对人们来讲是精神生活的一种基本需求，况且如今科技飞速发展，很多疾病也能够治愈和有效的预防，法律一刀切地禁止患有特定疾病的男女结婚，实与宪法保障个人基本权益的精神不符。

D回路中传递函数的乘积发生改变
[仔细分析以上题目，运用所学知识完成作答]
参考选择：AC
4、下列属于典型输入信号的是（）
A阶跃函数
B速度函数
C加速度函数
D脉冲函数
[仔细分析以上题目，运用所学知识完成作答]
参考选择：ABCD
5、下列能作为系统暂态响应性能指标的是（）。
A延迟时间
B最大超调量
C峰值时间
D上升时间
14、对于线性系统，如果在小范围内是稳定的，则它在大范围内不一定稳定。
A错误
B正确
[仔细分析以上题目，运用所学知识完成作答]
参考选择：A
15、稳态误差系数和稳态误差只有对稳定系统才有意义。
A错误
B正确
[仔细分析以上题目，运用所学知识完成作答]
参考选择：A
参考选择：A
6、传递函数是一种以系统参数表示的线性定常系统的输入量与输出量之间的关系式。
A错误
B正确
[仔细分析以上题目，运用所学知识完成作答]
参考选择：B
7、一个动态特性好的系统既要过度过程时间短又要超调量小。
A错误
B正确
[仔细分析以上题目，运用所学知识完成作答]
参考选择：B
8、输出量与作用误差信号之比，叫做前向传递函数。
参考选择：B
3、阻尼自然频率仅与系统自身有关，和外界无关。
A错误
B正确
[仔细分析以上题目，运用所学知识完成作答]
参考选择：B
4、支路表示了一个信号对另一个信号的函数关系。
A错误
B正确
[仔细分析以上题目，运用所学知识完成作答]
参考选择：B
5、对于给定系统，信号流程图是唯一的。
A错误
B正确

(西安电子科技大学出版社)习题2-1试列写题2-1图所示各无源网络的微分方程.M 0= 2.39VJ 11= 2.19X 10∙A ,试求在工作点(w 0, i 0｝附近方=/(〃，的 规性化方程。

2-7设晶网管三相桥式全控整漉电路的怆入房为控制角α,输出r 为空战整流电压口,它们之间的 关系为 式中,U ⑷是整流电压的理想空竣(«•试推导其线性化方程式.2-8 ∙系统由如下方程祖组成，其中Xr(S)为输入，XKS)为输出，试绘制系统构造图，并求出闭 环传递函数。

2-9系统的微分方程组如下其中r 、K l . K- K 、、/、K 、、T 均为正常数，试建设系统构造图，并求系统的传递函数C(S)/R(s).图2-2图有双M 冷 ⑵(W <»U.之间的关系为i* =l0P(e""∕0.026-l),假设系统工作点在 2-6如题2∙6图所示电路，.极耳啦J4非钻盛曲F ，其电流L 和电压2-10试化简即2-10图所示的系统构造图.并求传递函数C(S)11R(S), K(S) C(S)/ C(S) R(S) 筑书规图所材 Gl C(S) G,卡G 5佛与函数 国S) C(S) G) 5 “七； Hl 弟统 £(S) M(S)2-16零初 设某 2-17 g (t) = 7-5e 6f . 咫2∙ 15图求系统 的传速函数, 始条件下的输出响试求该系统的传递 2-18系统的 W'> I 控制系统构造t f 1*1 2-16 W 系统构造图 R(S) ΛU) 2-15 E(S) C (Λ I I - L_rτ∏J ∙13图 系统G:" r ,(5) E(S)凤 F) R ⑸M ⑸松) ⅛4和脉冲响应函数, 单位脉冲响应为。

吉大《自动控制原理》在线作业二二、多选题（共5 道试题，共20 分。

）得分：20V 1. 控制系统的基本分类有（）。

A. 线性系统B. 非线性系统C. 连续控制系统D. 离散控制系统满分：4 分得分：42. 对控制系统的基本要求是（）。

A. 稳B. 快C. 准D. 慢满分：4 分得分：43. 控制系统的性能由以下两部分组成（）。

A. 静态性能B. 动态性能C. 常态性能D. 非常态性能满分：4 分得分：44. 传递函数是指下列哪两项的比值关系（）A. 系统输出B. 系统输入C. 反馈满分：4 分得分：45. 下面有关状态空间分析法，正确的是（）。

A. 它是现代控制理论的基础B. 可以描述系统的输入输出之间的关系C. 可以描述系统的内部特性D. 特别适用于多输入多输出系统满分：4 分得分：4三、判断题（共15 道试题，共60 分。

）1. 反馈环节的一个重要作用是在输出量与输入量进行比较之前，改变输出量。

A. 错误B. 正确满分：4 分得分：42. 稳态误差取决于系统的输入类型。

与输入位置无关。

A. 错误B. 正确满分：4 分得分：43. 阻尼比等于0时，系统处于临界阻尼情况。

A. 错误B. 正确满分：4 分得分：44. 当ω为增益剪切频率ωc时，幅值特性L(ωc)= 0db。

A. 错误B. 正确满分：4 分得分：45. 支路不是连接两个节点的定向线段。

A. 错误B. 正确满分：4 分得分：46. 带宽宽的系统可有效过滤高频噪声。

A. 错误B. 正确满分：4 分得分：47. 传递函数不具有不变性。

A. 错误B. 正确满分：4 分得分：48. 任何闭环系统，当反馈传递函数H(s)＝1时，系统的输入量与输出量近似相等。

A. 错误B. 正确满分：4 分得分：49. 典型的二阶系统由一个非周期环节和一个积分环节并联组成。

A. 错误B. 正确满分：4 分得分：410. 在系统分析和设计中，典型的测试信号有五种:阶梯信号、速度信号、加速度信号、脉冲信号和正弦信号。

A: 弱
B: 强
正确答案：
(单选题) 11: 最大超调量反映了系统的
A: 稳定性
B: 快速性
C: 平稳性
D: 准确性
正确答案：
(单选题) 12: 自动控制系统按其主要元件的特性方程式的输入输出特性，可以分为线性系统和非线性系统。
A: 是
B: 否
正确答案：
A: 是
B: 否
正确答案：
(单选题) 25:
A: 是
B: 否
正确答案：
A: 是
B: 否
正确答案：
(单选题) 4:
A: 是
B: 否
正确答案：
(单选题) 5: 最大超调量反映了系统的平稳性。
A: 是
B: 否
正确答案：
(单选题) 6: 调节时间越短，系统的 快速性越好 。
A: 是
B: 否
正确答案：
(单选题) 7: 凡在s右半平面上有零点或极点的系统，都称为非最小相位系统。（ ）
(单选题) 1: 在自动控制系统中， 被控制的物理量 称为输入量。
A: 是
B: 否
正确答案：
(单选题) 2: 由系统的动态方程推导出传递函数的过程中，主要利用了拉氏变换的（ ）。
A: 位移性质
B: 微分性质
C: 积分性质
D: 终值定理
正确答案：
(单选题) 3: 给定量 和 扰动量 都是自动控制系统的控制量。
(单选题) 13: 开环对数频率特性的中频段反映了系统的稳定性和暂态性能。（ ）
A: 是
B: 否
正确答案：
(单选题) 14: 在典型二阶系统中，（ ）时，系统是不稳定的。

C.准
D.慢
答案:ABC
10.下面有关拉普拉斯变换，正确的是（）。
A.拉普拉斯变换又称为拉氏变换
B.它是一种函数之间的积分变换
C.它是研究控制系统的一个重要数学工具
D案:ABCD
三、判断题 (共 15 道试题,共 60 分)
11.系统的稳态误差与系统参数、结构及输入信号的作用位置有关。
吉大18春学期《自动控制原理》在线作业二-0001
试卷总分:100 得分:100
一、单选题 (共 5 道试题,共 20 分)
1.题面见图片{图}
A.A
B.B
C.C
D.D
答案:D
2.题面见图片{图}
A.A
B.B
C.C
D.D
答案:A
3.题面见图片{图}
A.A
B.B
答案:CD
7.控制系统按输入输出变量的多少分为哪两类（ ）。
A.单变量系统
B.多变量系统
C.连续系统
D.离散系统
答案:AB
8.下列属于典型输入信号的是（ ）
A.阶跃函数
B.速度函数
C.加速度函数
D.脉冲函数
答案:ABCD
9.对控制系统的基本要求是（ ）。
A.稳
B.快
答案:错误
12.状态空间分析法是现代控制理论的基础。
答案:正确
13.二阶系统的暂态振荡频率不随阻尼比的变化而发生变化。
答案:错误
14.传递函数与输入量有关。
答案:错误
15.对于线性定常系统，零输入响应和零状态响应的稳定性条件是一致的。
答案:正确

一 （25分）已知控制系统结构图如下图所示。

试通过结构图等效变换求系统传递函数C (s )/R (s )。

解：二 （25分）已知单位反馈系统的开环传递函数)12.0)(1()15.0()(2++++=s s s s s K s G试确定系统稳定时的K 值范围。

三 （25分）已知单位反馈系统的开环传递函数 )5)(11.0(50)(++=s s s s G 试求输入分别为 r (t )=2t 和 r (t )=2+2t+t 2 时，系统的稳态误差。

四 （25分）设单位反馈控制系统的开环传递函数)102.0)(101.0()(++=s s s K s G 要求：(1) 画出准确根轨迹(至少校验三点)；(2) 确定系统的临界稳定开环增益K ｃ；(3) 确定与系统临界阻尼比相应的开环增益K 。

解：（1）5000()(50)(100)K G s s s s =++ ① n ＝3，根轨迹有3条分支,且均趋于无穷远处；② 实轴上的根轨迹：[-50,0],(,1-∞-00];③ 渐进线：50100503a σ--==-，(21),33a k ππϕπ+==±； ④ 分离点：11150100d d d +=++求解得：121.3d =-，278.8d =-（舍去）； 作出根轨迹如图所示：（2）临界开环增益c K 为根轨迹与虚轴交点对应的开环增益。

32()150********D s s s s K =+++令s j ω=，代入()0D s =，并令其实部、虚部分别为零，即2Re[()]15050000D j K ωω=-+=，3Im[()]50000D j ωωω=-+=解得：1,23500070.71,0ωω=±±=（舍去） 150c K =（3）系统处于临界阻尼比1ζ=，相应闭环根位于分离点处，即要求分离点d 对应的K 值。

将s ＝d ＝-21.3代入幅值条件：0.0110.0219.622K s s s =++=4-14 设系统开环传递函数如下，试画出b 从零变到无穷时的根轨迹图。

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自动控制原理：参考答案及评分标准一、 单项选择题(每小题1分，共20分)1。

系统和输入已知，求输出并对动态特性进行研究,称为（ C ）A.系统综合B.系统辨识C.系统分析D.系统设计2. 惯性环节和积分环节的频率特性在（ A ）上相等。

A 。

幅频特性的斜率 B.最小幅值 C.相位变化率 D.穿越频率3. 通过测量输出量，产生一个与输出信号存在确定函数比例关系值的元件称为（ C ）A.比较元件B.给定元件 C 。

反馈元件 D 。

放大元件4. ω从0变化到+∞时，延迟环节频率特性极坐标图为( A )A.圆 B 。

半圆 C 。

椭圆 D.双曲线5. 当忽略电动机的电枢电感后，以电动机的转速为输出变量，电枢电压为输入变量时,电动机可看作一个（ B ）A 。

比例环节 B.微分环节 C.积分环节 D 。

惯性环节6. 若系统的开环传 递函数为2)(5 10+s s ，则它的开环增益为（ C ） A.1 B 。

2 C.5 D 。

107. 二阶系统的传递函数52 5)(2++=s s s G ,则该系统是( B ） A 。

临界阻尼系统 B.欠阻尼系统 C 。

过阻尼系统 D 。

零阻尼系统8。

若保持二阶系统的ζ不变，提高ωn ，则可以（ B ）A.提高上升时间和峰值时间B.减少上升时间和峰值时间C 。

提高上升时间和调整时间 D.减少上升时间和超调量9。

一、试求图中所示RC网络的传递函数，为输入，为输出。

[点击查看答案]答：，二、化简方框图，并求系统的传递函数。

[点击查看答案]答：三、根据下列单位反馈系统的开环传递函数为，确定使系统稳定的K值的范围。

[点击查看答案]答：特征方程系统稳定四、系统开环传递函数为，绘制根轨迹。

[点击查看答案]答：（1）（2）实轴上根轨迹（3）渐近线（4）求分离点特征方程（舍去）(5)求与虚轴的交点代入特征方程五、设系统开环频率特性的极坐标图如图所示，试判断闭环系统的稳定性。

[点击查看答案]答：P=0 N=-2 N=P-Z Z=2闭环系统不稳定开环系统稳定开环系统稳定P=0 N=0 N=P-Z Z=0闭环系统稳定一、试求图中所示RC网络的传递函数，为输入，为输出。

[点击查看答案]答：二、化简方框图，并求系统的传递函数。

[点击查看答案]答：三、已知二阶系统的开环传递函数（1）若欲使该系统的阻尼比，试确定值；（2）求系统在单位阶跃信号输入下的最大超调量和调整时间。

[点击查看答案]答：四、系统开环传递函数为，绘制根轨迹。

[点击查看答案]答：（1）（2）实轴上根轨迹（3）分离点五、设系统开环频率特性的极坐标图如图所示，试判断闭环系统的稳定性。

开环系统稳定在s平面右半部有一个开环极点[点击查看答案]答：（1）P=0 N=0 N=P-Z Z=0 闭环系统稳定（2）P=1 N=1 N=P-Z Z=0 闭环系统稳定一、假设图中的运算放大器为理想放大器，试写出为输入，为输出的传递函数。

[点击查看答案]答：，，二、化简方框图，并求系统的传递函数。

[点击查看答案]答：三、系统的框图如图a所示，试计算在单位斜坡输入下的稳态误差。

如在输入端加入一比例微分环节，如图b所示，试证明当适当选取a值后，系统跟踪斜坡输入的稳态误差可以消除。

（a）（b）[点击查看答案]答：四、系统开环传递函数为，绘制根轨迹。

[点击查看答案]答：（1）（2）实轴上根轨迹（3）分离点（舍去）（4）出射角五、已知最小相位系统的开环对数幅频特性的渐近线如图所示，试写出系统的开环传递函数。

第一章引论1-1 试描述自动控制系统基本组成，并比较开环控制系统和闭环控制系统的特点。

答：自动控制系统一般都是反馈控制系统，主要由控制装置、被控部分、测量元件组成。

控制装置是由具有一定职能的各种基本元件组成的，按其职能分，主要有给定元件、比较元件、校正元件和放大元件。

如下图所示为自动控制系统的基本组成。

开环控制系统是指控制器与被控对象之间只有顺向作用，而没有反向联系的控制过程。

此时，系统构成没有传感器对输出信号的检测部分。

开环控制的特点是：输出不影响输入，结构简单，通常容易实现；系统的精度与组成的元器件精度密切相关；系统的稳定性不是主要问题；系统的控制精度取决于系统事先的调整精度，对于工作过程中受到的扰动或特性参数的变化无法自动补偿。

闭环控制的特点是：输出影响输入，即通过传感器检测输出信号，然后将此信号与输入信号比较，再将其偏差送入控制器，所以能削弱或抑制干扰；可由低精度元件组成高精度系统。

闭环系统与开环系统比较的关键，是在于其结构有无反馈环节。

1-2 请说明自动控制系统的基本性能要求。

答：、自动控制系统的基本要求概括来讲，就是要求系统具有稳定性、快速性和准确性。

稳定性是对系统的基本要求，不稳定的系统不能实现预定任务。

稳定性通常由系统的结构决定与外界因素无关。

对恒值系统，要求当系统受到扰动后，经过一定时间的调整能够回到原来的期望值（例如恒温控制系统）。

对随动系统，被控制量始终跟踪参量的变化（例如炮轰飞机装置）。

快速性是对过渡过程的形式和快慢提出要求，因此快速性一般也称为动态特性。

在系统稳定的前提下，希望过渡过程进行得越快越好，但如果要求过渡过程时间很短，可能使动态误差过大，合理的设计应该兼顾这两方面的要求。

准确性用稳态误差来衡量。

在给定输入信号作用下，当系统达到稳态后，其实际输出与所期望的输出之差叫做给定稳态误差。

显然，这种误差越小，表示系统的精度越高，准确性越好。

当准确性与快速性有矛盾时，应兼顾这两方面的要求。

17秋学期《自动控制原理Ⅰ》在线作业1试卷总分:100 得分:100一、单选题1. 震荡环节一般具有（）储能元件。

A. 零个B. 一个C. 两个D. 三个正确答案:C2. 幅相频率特性可以表示成代数形式或指数形式。

（）A. 是B. 否正确答案:A3. 稳态误差越大，系统的稳态精度越低。

A. 是B. 否正确答案:A4. 系统结构图等效变换的原则是，换位前后的（）保持不变。

A. 输入信号B. 输出信号C. 反馈信号D. 偏差信号正确答案:B5.惯性环节一般具有（）储能元件。

A. 零个B.一个C. 两个D. 三个满分：4 分正确答案:B6. 传递函数分母多项式的根称为系统的极点。

A. 是B. 否满分：4 分正确答案:A7. 连续系统是指系统的各部分的信号都是模拟的连续函数。

A. 是B. 否满分：4 分正确答案:A8. 典型二阶系统，阻尼比越小，振荡越（）。

A. 弱B. 强满分：4 分正确答案:B9.A. 是B. 否满分：4 分正确答案:A10.在典型二阶系统中，（）时为临界阻尼状态。

A.AB.BC.CD.满分：4 分正确答案:C11. 在开环控制系统和闭环控制系统中，输入量和输出量存在一一对应关系。

A. 是B. 否满分：4 分正确答案:A12. 最大超调量越大，说明系统过渡过程越平稳。

A. 是B. 否满分：4 分正确答案:B13.在开环系统中，从控制结构上看，只有从输入端到输出端的信号传递通道，该通道称为正向通道。

A. 是B. 否满分：4 分正确答案:A14. 对于最小相位系统，相位裕度大于零的时候表示闭环系统是不稳定的。

（）A. 是B. 否满分：4 分正确答案:B15.在典型二阶系统中，（）时为欠阻尼状态。

A.AB.BC.CD.D满分：4 分正确答案:B16. 对于最小相位系统，相位裕度大于零的时候表示闭环系统是稳定的。

（）A. 是B. 否满分：4 分正确答案:A17. 稳态误差的大小反映了系统的稳态精度，它表明了系统控制的准确程度。

【奥鹏】吉大19秋学期《自动控制原理》在线作业一
试卷总分:100得分:100
一、单选题（共5题，20分）
1、题面见图片
AA
BB
CC
DD
[分析上述题目，并完成选择]
参考选择是：D
2、题面见图片
AA
BB
CC
DD
[分析上述题目，并完成选择]
参考选择是：B
3、题面见图片
AA
BB
CC
DD
[分析上述题目，并完成选择]
参考选择是：CD
2、下面有关状态空间分析法，正确的是（）。
A它是现代控制理论的基础
B可以描述系统的输入输出之间的关系
C可以描述系统的内部特性
D特别适用于多输入多输出系统
[分析上述题目，并完成选择]
参考选择是：ABCD
3、以下有关传递函数的说明，正确的是（）。
A传递函数的概念仅用于线性定常系统
B系统的传递函数是一种数学模型
C传递函数是系统本身的一种属性
D它表示联系输出变量与输入变量的常微分方程的一种运算方法
[分析上述题目，并完成选择]
参考选择是：ABCD
4、在数学模型的建立中，有哪几种基本的建模方法？（）
A解析法
B实验法
C数值法
D随机法
[分析上述题目，并完成选择]
参考选择是：AB
5、控制系统的数学模型是描述自动控制系统（）、（）以及内部各变量的（）和（）关系的数学表达式。
B正确
[分析上述题目，并完成选择]
参考选择是：A
13、如果劳斯表出现全零行，那么系统必定不稳定。
A错误
B正确
[分析上述题目，并完成选择]
参考选择是：B
14、当阻尼比=1时，系统暂态响应中出现周期分量。

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ (单选题) 1: 题面见图片A: AB: BC: CD: D正确答案：(单选题) 2: 题面见图片A: AB: BC: CD: D正确答案：(单选题) 3: 题面见图片A: AB: BC: CD: D正确答案：(单选题) 4: 题面见图片A: AB: BC: CD: D正确答案：(单选题) 5: 题面见图片A: AB: BC: CD: D正确答案：(多选题) 1: 对控制系统的基本要求是（）。

A: 稳B: 快C: 准D: 慢正确答案：(多选题) 2: 以下有关传递函数的说明，正确的是（）。

A: 传递函数的概念仅用于线性定常系统B: 系统的传递函数是一种数学模型C: 传递函数是系统本身的一种属性D: 它表示联系输出变量与输入变量的常微分方程的一种运算方法正确答案：(多选题) 3: 传递函数是指下列哪两项的比值关系（）------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ A: 系统输出B: 系统输入C: 反馈D: 偏差正确答案：(多选题) 4: 在方块图的简化过程中，应该遵循两条准则（）。

A: 前向通道中传递函数的乘积保持不变B: 前向通道中传递函数的乘积发生改变C: 回路中传递函数的乘积保持不变D: 回路中传递函数的乘积发生改变正确答案：(多选题) 5: 控制系统的性能由以下两部分组成（）。

A: 静态性能B: 动态性能C: 常态性能D: 非常态性能正确答案：(判断题) 1: 如果劳斯表出现全零行，那么系统必定不稳定。

自动控制原理作业题第一章 基本概念一、简答题1 简述自动控制的基本概念简述自动控制的基本概念2 简述自动控制系统的基本组成简述自动控制系统的基本组成3 简述控制系统的基本控制过程简述控制系统的基本控制过程4 简述自动控制系统的基本分类简述自动控制系统的基本分类5 试比较开环控制和闭环控制的特点试比较开环控制和闭环控制的特点6 简述自动控制系统的性能评价指标简述自动控制系统的性能评价指标二、分析计算题1 液位自动控制系统如图所示。

试分析该系统工作原理，画出系统原理框图，指出被控对象、被控参量和控制量被控参量和控制量2 发动机电压调节系统如图所示，试分析其工作原理，画出系统原理框图，指出其特点。

3液面控制系统如图所示。

试分析该系统的工作原理，指出系统中的干扰量、被控制量及被控制对象，并画出系统的方框图。

控制对象，并画出系统的方框图。

4控制系统如图所示。

简述该系统的工作原理，说明该系统的给定值、被控制量和干扰量，并画出该系统的方块图。

并画出该系统的方块图。

图1-7发电机-电动机调速系统操纵电位计发电机伺服电机减速器负载Θr给定值Ur 前置放大器功放执行元件被控量Wm这是一个开环控制的例子+E-EΘrUr操纵电位计R1R2R3R4放大器直流发电机伺服电机Wd Wm发电机-电动机调速系统减速器负载5火炮随动控制系统如图所示。

简述该系统的工作原理，并画出该系统的原理框图。

第二章 线性控制系统的数学模型一、简答题1 简述建立控制系统数学模型的方法及其数学表示形式简述建立控制系统数学模型的方法及其数学表示形式2 简述建立微分方程的步骤简述建立微分方程的步骤3 简述传递函数的基本概念及其特点简述传递函数的基本概念及其特点4 给出组成控制系统典型基本环节给出组成控制系统典型基本环节二、分析计算题1 有源电网络如图所示，输入量为)(1t u ，输出量为)(2t u ，试确定该电网络的传递函数，试确定该电网络的传递函数2 电枢控制式直流电动机原理图如图所示，电枢控制式直流电动机原理图如图所示，输入量为输入量为)(1t e ，输出量为)(t o q ，试确定其微分方程。

第一章 习题答案1-1 根据题1—1图所示的电动机速度控制系统工作原理图（1) 将a ，b 与c ，d 用线连接成负反馈状态；（2） 画出系统方框图。

解 （1)负反馈连接方式为:d a ↔，c b ↔；（2）系统方框图如图解1-1 所示.1—2 题1—2图是仓库大门自动控制系统原理示意图。

试说明系统自动控制大门开闭的工作原理,并画出系统方框图。

题1-2图 仓库大门自动开闭控制系统解 当合上开门开关时，电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压，偏差电压经放大器放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，将大门向上提起。

与此同时，和大门连在一起的电刷也向上移动,直到桥式测量电路达到平衡,电动机停止转动，大门达到开启位置.反之，当合上关门开关时,电动机带动绞盘使大门关闭，从而可以实现大门远距离开闭自动控制.系统方框图如图解1-2所示.1-3 题1—3图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。

分析系统的工作原理,指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图.题1—3图 炉温自动控制系统原理图解 加热炉采用电加热方式运行,加热器所产生的热量与调压器电压c u 的平方成正比,c u 增高，炉温就上升，c u 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流电动机驱动。

炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压f u 。

f u 作为系统的反馈电压与给定电压r u 进行比较，得出偏差电压e u ，经电压放大器、功率放大器放大成a u 后，作为控制电动机的电枢电压.在正常情况下,炉温等于某个期望值T °C ，热电偶的输出电压f u 正好等于给定电压r u .此时，0=-=f r e u u u ，故01==a u u ，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上,使c u 保持一定的数值.这时,炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定.当炉膛温度T °C 由于某种原因突然下降（例如炉门打开造成的热量流失），则出现以下的控制过程：控制的结果是使炉膛温度回升，直至T °C 的实际值等于期望值为止。

第1章控制系统概述【课后自测】1-1 试列举几个日常生活中的开环控制和闭环控制系统，说明它们的工作原理并比较开环控制和闭环控制的优缺点。

解：开环控制——半自动、全自动洗衣机的洗衣过程。

工作原理：被控制量为衣服的干净度。

洗衣人先观察衣服的脏污程度，根据自己的经验，设定洗涤、漂洗时间，洗衣机按照设定程序完成洗涤漂洗任务。

系统输出量（即衣服的干净度）的信息没有通过任何装置反馈到输入端，对系统的控制不起作用，因此为开环控制。

闭环控制——卫生间蓄水箱的蓄水量控制系统和空调、冰箱的温度控制系统。

工作原理：以卫生间蓄水箱蓄水量控制为例，系统的被控制量（输出量）为蓄水箱水位（反应蓄水量）。

水位由浮子测量，并通过杠杆作用于供水阀门（即反馈至输入端），控制供水量，形成闭环控制。

当水位达到蓄水量上限高度时，阀门全关（按要求事先设计好杠杆比例），系统处于平衡状态。

一旦用水，水位降低，浮子随之下沉，通过杠杆打开供水阀门，下沉越深，阀门开度越大，供水量越大，直到水位升至蓄水量上限高度，阀门全关，系统再次处于平衡状态。

开环控制和闭环控制的优缺点如下表1-2 自动控制系统通常有哪些环节组成各个环节分别的作用是什么解：自动控制系统包括被控对象、给定元件、检测反馈元件、比较元件、放大元件和执行元件。

各个基本单元的功能如下：（1）被控对象—又称受控对象或对象，指在控制过程中受到操纵控制的机器设备或过程。

（2）给定元件—可以设置系统控制指令的装置，可用于给出与期望输出量相对应的系统输入量。

（3）检测反馈元件—测量被控量的实际值并将其转换为与输入信号同类的物理量，再反馈到系统输入端作比较，一般为各类传感器。

（4）比较元件—把测量元件检测的被控量实际值与给定元件给出的给定值进行比较，分析计算并产生反应两者差值的偏差信号。

常用的比较元件有差动放大器、机械差动装置和电桥等。

（5）放大元件—当比较元件产生的偏差信号比较微弱不足以驱动执行元件动作时，可通过放大元件将微弱信号作线性放大。