自动控制原理-ch3xt(胡寿松)

第 一 章1-1 图1-2是液位自动控制系统原理示意图。

在任意情况下，希望液面高度c 维持不变，试说明系统工作原理并画出系统方块图。

图1-2 液位自动控制系统解：被控对象：水箱；被控量：水箱的实际水位；给定量电位器设定水位r u （表征液位的希望值r c ）；比较元件：电位器；执行元件：电动机；控制任务：保持水箱液位高度不变。

工作原理：当电位电刷位于中点（对应r u ）时，电动机静止不动，控制阀门有一定的开度，流入水量与流出水量相等，从而使液面保持给定高度r c ，一旦流入水量或流出水量发生变化时，液面高度就会偏离给定高度r c 。

当液面升高时，浮子也相应升高，通过杠杆作用，使电位器电刷由中点位置下移，从而给电动机提供一定的控制电压，驱动电动机，通过减速器带动进水阀门向减小开度的方向转动，从而减少流入的水量，使液面逐渐降低，浮子位置也相应下降，直到电位器电刷回到中点位置，电动机的控制电压为零，系统重新处于平衡状态，液面恢复给定高度r c 。

反之，若液面降低，则通过自动控制作用，增大进水阀门开度，加大流入水量，使液面升高到给定高度r c。

系统方块图如图所示：1-10 下列各式是描述系统的微分方程，其中c(t)为输出量，r (t)为输入量，试判断哪些是线性定常或时变系统，哪些是非线性系统?（１）222)()(5)(dt t r d t t r t c ++=；（２）)()(8)(6)(3)(2233t r t c dt t dc dt t c d dt t c d =+++； （３）dt t dr t r t c dt t dc t )(3)()()(+=+； （４）5cos )()(+=t t r t c ω； （５）⎰∞-++=t d r dt t dr t r t c ττ)(5)(6)(3)(；（６）)()(2t r t c =；（７）⎪⎩⎪⎨⎧≥<=.6),(6,0)(t t r t t c解：（1）因为c(t)的表达式中包含变量的二次项2()r t ，所以该系统为非线性系统。

自动控制原理 (胡寿松著) 科学出版社课后答案《自动控制原理》是胡寿松编著的一本关于自动控制原理的教材。

本书系统地介绍了自动控制的基本原理、方法和技术，适用于自动化、电气、机械等相关专业的本科生和研究生学习使用。

本书一共分为十一章，包括控制系统基础、传递函数与系统的时域特性、系统的频域特性、稳定性分析、根轨迹法、频率响应法、校正器设计、状态空间法、观测器设计、控制系统设计以及非线性系统控制等内容。

每一章都有相应的习题，用于检测学生对所学知识的掌握情况。

第一章：控制系统基础1. 控制系统的定义和分类。

控制系统是指通过对被控对象进行测量和判断，从而对被控对象进行控制的一种系统。

根据被控对象的特性和控制方式的不同，控制系统可以分为连续控制系统和离散控制系统。

2. 控制系统的基本组成。

控制系统由被控对象、测量元件、判断元件、执行元件和反馈元件组成。

3. 控制系统的基本特性。

控制系统的基本特性包括稳定性、灵敏度、精度和动态性能等。

第二章：传递函数与系统的时域特性1. 传递函数的定义和性质。

传递函数是描述控制系统输入和输出之间关系的函数。

传递函数具有线性性、时不变性和因果性等性质。

2. 系统的时域特性。

系统的时域特性包括阶跃响应、冲击响应和频率响应等。

第三章：系统的频域特性1. 频域特性的概念。

频域特性是指系统对不同频率的输入信号的响应情况。

2. 振荡特性的判据。

系统振荡的判据是极点的实部为零和虚部不为零。

第四章：稳定性分析1. 稳定性的定义。

稳定性是指系统在无穷远时间内对于有限输入的响应趋于有限。

2. 稳定性的判据。

稳定性的判据包括判别函数法、根轨迹法和Nyquist稳定判据等。

第五章：根轨迹法1. 根轨迹的概念和性质。

根轨迹是描述传递函数极点随参数变化而运动轨迹的图形。

2. 根轨迹的绘制方法。

根轨迹的绘制方法包括定性法和定量法。

第六章：频率响应法1. 频率响应的概念和性质。

频率响应是指系统对不同频率的输入信号的响应情况。

第一章绪论1.自动控制的定义指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。

2.自动控制科学的研究内容研究自动控制共同规律的技术科学3.自动控制发展过程最早追溯到公元前我国古代的自动计时器和漏壶指南车20世纪40年代~20世纪60年代：经典控制理论20世纪60年代~70年代：现代控制理论70年代后：自适应控制、混杂控制、模糊控制、神经网络控制，大系统控制理论90年代后：智能控制理论4.反馈控制原理及基本组成反馈控制原理控制装置对被控对象施加的控制作用，是取自被控量的反馈信息，用来不断修正被控量和输入量之间的偏差，从而实现对被控对象进行控制的任务。

反馈控制的核心在于对偏差的检测与处理。

最基本的自动控制系统是基于反馈控制原理组成的反馈控制系统。

举例说明，人取书，汽车司机操控方向盘，导弹攻击目标。

基本组成被控对象：要求实现自动控制的机器、设备或生产过程控制装置：对被控对象起控制作用的控制装置总体测量元件：检测被控量的物理量，一般为电信号给定元件：给出与期望的被控量相对应的系统输入量比较元件：把测量元件测量的被控量实际值与给定元件给出的输入量进行比较，求出他们之间的偏差。

正反馈、负反馈放大元件：将比较元件给出的偏差信号进行放大，用来推动执行元件去控制被控对象执行元件：直接推动被控对象，使其被控量发生改变校正元件：也叫补偿元件，它是结构或参数便于调整的元部件，用串联或反馈的方式连接在系统中，以改善系统性能。

前向通路：系统从输入端沿箭头方向到达输出端的传输通路；主反馈通路：系统输出量经测量元件反馈到输入端的传输通路主回路：前向通路与主反馈通路构成主回路局部反馈，内回路，单回路系统，多回路系统有用输入：决定系统被控量的变化规律扰动：不希望的，不可避免的，存在于任何部件上，如电源电压的波动，环境的温度，压力及负载的变化，飞行中气流的冲击，航海中的波浪等5.自动控制系统基本控制方式反馈控制方式最基本的控制方式。