广西大学自动控制原理习题答案(本科)第4章(DOC)

习题参考答案

4-1已知单位反馈系统的开环传递函数为2

()(0.21)K

G s s s =+

试求：

⑴使系统增益裕度为10的K 值； ⑵使系统相角裕度为30?的K 值。

解: 系统开环频率特性为2)12.0()(+=ωωωi i K

i G

(1) 求10=m g 的K 值：

令180ω为相角交越频率，有180arctan0.245ω=?，5180=ω

由

10)

04.01(|

)(|12180180180=+=

=

K

i G g m ωωω

可解得K=1。

(2) 求30m ?=?的K 值：

由定义180()180(902arctan 0.2)30m c c G i ?ωω=?+∠=?+-?-=?

?

=302.0arctan c ω

求得系统幅值交越频率

c ω=由

1)

04.01(|)(|2=+=

c c c K

i G ωωω

85.3)04.01(2

=+=c c K ωω

注意：涉及相角的计算时，可以

（1）逐个计算基本环节的相角，然后叠加起来。

（2）将频率特性展开为实部和虚部，然后计算相角。 计算幅值一般将各个基本环节的幅值相乘。

4-2试由幅相频率计算式

()90arg tan arg tan arg tan103

(5)2

G i G i ω

ωωω

∠=-?-+-=

确定最小相位系统的传递函数。

解:由相频计算式可得出传递函数的形式为

(/31)()(1)(101)K s G s s s s +=

++

由幅频计算式

(5)2

G i =

有

2

=

求得10/3K ω=，所求最小相位系统的传递函数为

1312(/31)()(1)(101)s G s s s s +=

++

4-3已知单位反馈系统开环传递函数

)2)(5.1)(1()(+++=

s s s K

s G

若希望系统闭环极点都具有小于-1的实部，试用Nyquist 判据确定增益K 的最大值。

解：令1u s =+， 则“u 平面所有极点均处于负平面”等价于“s 平面所有闭环极点均具有小于-1的实部”，并且

)1)(5.0()(++=

u u u K

u G

可见)(u G 并无右半平面的开环极点，所以)(u G 的Nyquist 轨线不能包围)0,1(i -点。只要满足：)(u G 轨线与负实轴的交点在-1点右侧（大于-1）即可，令)(u G 的相频为180-?，得到

()90arctan 2arctan 180c c c u u u G i ωωω∠=-?--=-?

arctan 2arctan 90c c u u ωω+=?

2

2arctan

tan9012c c

c

u u ω

ωωω+=?

- 0212

=-c

u ω

求得)(u G 的相角交越频率

c

u ω=

()1c u G ω=

=

max 34K =

即若希望系统闭环极点都具有小于-1的实部，增益K 的最大值为

3/4。

注意：作变量替换时，尝试选一些点验证一下。

4-4设某系统结构图如下图所示，其中K >0。

（1）试求系统稳态误差ss e ；

（2）若ω=1时,要求稳态误差幅值A e ss 4.0≤，试选择K 值。

y

sin r A t

ω=

解：(1)求系统稳态误差ss e ，系统开环传递函数为2

)(+=s K

s G ， 闭环系统的误差传递函数为

12

Φ()1()2e s s G s s K

+=

=+++

其幅值与相位为

Φ()e i ω=

Φ()arctan0.5arctan

2e i K

ω

ωω∠=-+

因输入t A t r ωsin )(=，系统的稳态误差为

Φ()sin(Φ())

arctan 0.5arctan )2ss e e e A i t i t K

ωωωωωω=+∠=+-+

(2)因1=ω，令

1

0.4==

有

025.2642=-+K K

解得

123.57.5K K ==-，(舍去).

故满足题意要求的K 值范围为

5.3≥K

4-5已知系统

(1)()(1)

k k

v

j j

K s G s s

T s τ+=

+∏∏

型次0ν≥（含有ν个积分环节），Nyquist 曲线起始于实轴（0=ω），试问什么情况下起始于负实轴，什么情况下起始于正实轴。

答：当开环增益0>K 时，起始点位于正实轴；当开环增益0

4-6 设系统的开环传递函数为

12

234(1)

()(1)(1)(1)

K T s G s s T s T s T s +=

+++ 其中1234>0K T T T T ，，，，。

（1）已知2341T T T T ++>，试概略绘制该系统的Nyquist 图。 （2）若2341T T T T ++<，请概略绘制该系统的Nyquist 图。 解：（1）180(0)i G i e

+

-?

=∞，而且对于小正数ε，有

2341()180()180G i T T T T εε∠≈-?-++-<-? 360()0i G i e -?∞=， 概略绘制的Nyquist 图如下

（2）180(0)i G i e

+-?

=∞，而且对于小正数ε，有

2341()180()180G i T T T T εε∠≈-?-++->-? 360()0i G i e -?∞=，概略绘制的Nyquist 图如下

注意：一般情况下Nyquist 图的起点总是在正实轴。

4-7 设系统的开环频率特性函数的极坐标图如图所示。试用Nyquist 稳定性判据判定闭环系统的稳定性。

开环系统稳定 开环系统稳定 开环系统有2个RHP 极点

解：（1）P =0，n w =2，N = P +n w =2，闭环系统不稳定，有2个RHP 极点。

（2）P =0，n w =1，故N = P +n w =1，闭环系统不稳定，有1个RHP 极点。

（3）P =2，n w =-2，故N = P +n w =0，闭环系统稳定。 4-8已知系统开环传递函数

()(1)

K

L s s Ts =

+

把虚轴上的开环极点视为不稳定的开环极点，重新确定Nyquist 路径，并绘制L (s )的Nyquist 图，据此判定闭环系统的稳定性。

解：s 平面小圆弧顺时针的路径映射为L (s )平面逆时针的大圆弧。

w n

=-1（逆时针）， P=1，N =0，闭环系统稳定。

4-9已知最小相位（单位反馈）开环系统的渐近对数幅频特性如图所示。

（1）试求取系统的开环传递函数；

（2）要求系统具有30?的稳定裕度，求开环放大倍数应改变的倍数。

解: (1) 由图可得出系统开环传递函数的基本形式为

()(101)(0.11)

K

G s s s s =

++

将点(0.1，40)代入上式，因低频段幅值仅由比例环节和积分环节决定，即

20log (0.1)20log 40

0.1

K

G i ==

求得 K =10，所求系统开环传递函数为 10

()(101)(0.11)G s s s s =

++

(2)由相角裕度的定义 18090arctan10arctan0.130m c c ?ωω=?-?--=?

导出

210.1arctan 601c c ωω=?-

2

10.130c c

ω+ 解出

17.0=c ω

由交越频率的定义有

1

1

017.017.117.0|)(|2

2=++=

K

i G c ω

解出K=0.335。即开环放大倍数衰减30倍。

4-10 已知系统的开环传递函数为

22400(25159)

()3(0.2)(12)(50)

s s G s s s s s ++=+++

（1）用渐近线法绘制系统的开环Bode 图； （2）由Bode 图判断闭环系统的稳定性； （3）求出交越频率以及相角裕度的近似值；

（4）由MA TTAB 作Bode 图，求出交越频率和相角裕度，并与渐近线图解比较。

解：（1）首先将()G s 化为尾1标准形式

22400(25159)

()3(0.2)(12)(50)

s s G s s s s s ++=+++

=

()()

2

210(5/3)5/31(51)/121/501s s s s s s ??++??

+++

知该系统为典型Ⅱ型系统，各环节转折频率为0.2、0.6 、12、50rad/s ，20lg K =20lg10=20，过ω=1，|G (i ω)|dB =20的点，作斜率为-40的直线，遇到转折频率0.2、0.6 、12、50时，相应地直线斜率变化，如下图

所示。

-135

-180-270-225-90

（2）P =0，2()2(11)0n w c c -+

=-=-=故N = P+n w =0，闭环

系统稳定。

（3）由2

240025|()|31250

c c c c G i ωωωω?≈???=1 ，解得c ω≈5.56，

1802

15180()180arctan 180925 arctan 5arctan

arctan

54.6212

50

c

m c

c

c

c G i ω?ωωωωω=?+∠=?+-?----=?

（4）MATTAB 程序校验

>>num=400/3*[25 15 9];

den=conv([1 0.2 0 0],[1 62 600]); bode(num,den); grid on

M a g n i t u d e (d B )10

10

10

10

10

10

10

P h a s e (d e g )

Frequency (rad/sec)

>> [Gm,Pm,Wcg,Wcp] = margin(num,den)

Gm =10.7036；Pm =56.7919；Wcg =23.9829；Wcp =5.0533

交越频率为5.05rad/s ，相角裕度为56.8?，这与近似计算值非常接近。

4-11 已知各最小相位系统的开环对数幅频特性曲线如图所示， （1）试确定各系统的开环传递函数； （2）求相角裕度；

（3）概略画出对应的相频特性曲线； （4）分析闭环系统的稳定性。

40

20155

解：I. 针对(a)图：

(1)如图，转折频率为2、10、20。该系统为典型Ⅱ型系统，其开环传递函数形式为

2(0.51)

()(0.11)(0.051)

K s G s s s s +=

++

1

20lg +40lg

600.1

K = 即20lg K =20，解得K =10。

该系统的开环传递函数为

210(0.51)

(0.11)(0.051)

s s s s +++

(2)c 2

20=40lg

+20lg 12

ω即20=20lg(2c ω) ，解得c ω=5，由此 180arctan 0.5180arctan 0.1arctan 0.0527.60m c c c

?ωωω=?+-?--=?

(3) ()arctan 0.5180arctan 0.1arctan 0.05G i ωωωω∠=-?--

-135

o

-180-270-225

(4)P =0，2()2(00)0n w c c -+

=-=-=，故N = P +n w =0，闭环

系统稳定。

II. 针对(b)图：

(1)设未知转折频率从左至右依次为111/T ω=、221/T ω=、

331/T ω=、441/T ω=，则其开环传递函数形式为

)

1)(1)(1)(1()

110()(4321+++++=

s T s T s T s T s K s G

20lg 20K =， 解得K =10；

1

20lg 40200.1ω=-，解得1ω=1 1T =1； 410060lg 5ω=，解得4ω=82.54， 4T =0.0121

4

3

40lg

155ωω=-，解得3ω=46.42，3T =0.0215

3

2

20lg

4015ωω=- 解得2ω=2.61 2T =0.383 该系统的开环传递函数为

10(101)

()(1)(0.3831)(0.02151)(0.01211)

s G s s s s s +=

++++

(2)c ω=100，由此

?

-=----+?=240121.0arctan 0215.0arctan 383.0arctan arctan 10arctan 180c c c

c c m ωωωωω?

(3)

()arctan10arctan arctan 0.383arctan 0.0215arctan 0.0121G i ωωωωωω

∠=--

--

0-90--90

(4)P =0，2()2(10)2n w c c -

+

=-=-=故N = P +n w =2，闭环系统

不稳定，有2个RHP 极点。

4-12针对正反馈系统，Nyquist 给出ω=0→∞的幅相频率特性图如下，临界点为1，重新表述Nyquist 稳定性定理。

正反馈系统的Nyquist 图，临界点为1

答：若开环传递函数()L s 的RHP 极点数为P , 则闭环系统稳定的充分必要条件是L (s ) 的Nyquist 图{ L (iω) ，ω=?∞→∞}顺时针环绕临界点L =1的圈数为P 。

4-13设系统的开环传递函数为26(35)

()(3)(1)

s s G s s s -+=+-，求交越频

率c ω和相角交越频率180ω，并用MATLAB 程序进行校核，你得到什么结论。

解：（1）起点：180(0)1010i G i e +

-?

=-=

（2）终点：0()66i G i e

?

∞==

（3）26(35)()(3)(1)i G i i i ωωωωω--+=+-=22226[(5)3][(3)2][(3)2][(3)2]

i i i i ωωωωωωωω-------+---

=422222

6[(815)(51)](3)4i ωωωωωω--+-++

与实轴的交点：令虚部为0即251ω-=0 解得2ω=0.2，

c ω=0.447，此时()G i ω=-9。

与虚轴的交点：令实部为0即42815ωω--=0 解得2ω=9.57

180ω=3.09，此时()G i ω=4.43。

使用理论计算值与nyquist(sys)的计算结果基本没差别，但ω相差较大。原因是ω变化范围为-∞~+∞。若指定频率范围，采用命令nyquist(sys,w)，w={wmin,wmax}，可使之与理论计算值吻合。

>>num=[6 -18 30]; den=[1 2 -3]; sys=tf(num,den); w={0.1,100}; nyquist(sys,w) >>margin(sys)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

10

10

10

10

P h a s e (d e g )

M a g n i t u d e (d B )

Real Axis

I m a g i n a r y A x i s

电气工程及其自动化专业考研分析

电气工程及其自动化专业考研分析 一、全国电气工程及其自动化专业学校排名 1.清华大学 2.西安交通大学 3.华中科技大学 4.浙江大学 5.重庆大学 6.天津大学 7.哈尔滨工业大学 8.上海交通大学 9.华北电力大学10.东南大学11.西南交通大学12.沈阳工业大学13.中国矿业大学14.华南理工大学15.南京航空航天大学16.北京交通大学17.武汉大学18.哈尔滨理工大学19.四川大学20.河海大学21.哈尔滨工程大学22.郑州大学23.广西大学24.陕西科技大学 二，电气工程与自动化专业 （1）业务培养目标： 业务培养目标：本专业培养在工业与电气工程有关的运动控制、工业过程控制、电气工程、电力电子技术、检测与自动化仪表、电子与计算机技术等领域从事工程设计、系统分析、系统运行、研制开发、经济管理等方面的高级工程技术人才。 业务培养要求：本专业学生主要学习电工技术、电子技术、自动控制理论、信息处理、计算机技术与应用等较宽广领域的工程技术基础和一定的专业知识。学生受到电工电子、信息控制及计算机技术方面的基本训练，具有工业过程控制与分析，解决强弱电并举的宽口径专业的技术问题的能力。

（2）主干课程： 主干学科：电气工程、控制科学与工程、计算机科学与技术 主要课程：电路原理、电子技术基础、计算机原理及应用、计算机软件基础、控制理论、电机与拖动、电力电子技术、信号分析与处理、电力拖动控制系统、工业过程控制与自动化仪表等。高年级可根据社会需要设置柔性的专业方向模块课及选修课。 主要实践性教学环节：包括电路与电子基础实验、电子工艺实习、金工实习、专业综合实验、计算机上机实践、课程设计、生产实习、毕业设计。 主要实验：运动控制实验、自动控制实验、计算机控制实验、检测仪表实验、电力电子实验等 （3）修业年限： 四年 （4）授予学位： 工学学士 （5）相近专业： 微电子学自动化电子信息工程通信工程计算机科学与技术电子科学与技术生物医学工程电气工程与自动化信息工程信息科学技术软件工程影视

自动控制原理课后习题答案

1.2根据题1.2图所示的电动机速度控制系统工作原理 （1）将a,b 与c,d 用线连接成负反馈系统； （ 2）画出系统 框图。 c d + - 发电机 解： （1） a 接d,b 接c. （2） 系 统 框 图 如下 1.3题1.3图所示为液位自动控制系统原理示意图。在任何情况下，希望页面高度c 维持不变，说明系统工作原理并画出系统框图。

解： 工作原理：当打开用水开关时，液面下降，浮子下降，从而通过电位器分压，使得电动机两端出现正向电压，电动机正转带动减速器旋转，开大控制阀，使得进水量增加，液面上升。同理，当液面上升时，浮子上升，通过电位器，使得电动机两端出现负向电压，从而带动减速器反向转动控制阀，减小进水量，从而达到稳定液面的目的。 系统框图如下： 2.1试求下列函数的拉式变换，设t<0时，x(t)=0: (1) x(t)=2+3t+4t 2 解： X(S)= s 2 +23s +38 s

(2) x(t)=5sin2t-2cos2t 解：X(S)=5 422+S -242+S S =4 2102+-S S (3) x(t)=1-e t T 1- 解：X(S)=S 1- T S 11+ = S 1-1 +ST T = ) 1(1 +ST S (4) x(t)=e t 4.0-cos12t 解：X(S)=2 212 )4.0(4 .0+++S S 2.2试求下列象函数X(S)的拉式反变换x(t)： (1) X(S)= ) 2)(1(++s s s 解：= )(S X )2)(1(++s s s =1 122+-+S S t t e e t x ---=∴22)( (2) X(S)=) 1(1 522 2++-s s s s 解：=)(S X ) 1(1522 2++-s s s s =15 12+-+S S S

自动控制原理习题集与答案解析

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。 ?→T C ?→↑→↑→↑→↑→↑→↓→↓T u u u u u c a e f θ1C ↑ 系统中，加热炉是被控对象，炉温是被控量，给定量是由给定电位器设定的电压r u （表征炉温的希望值）。系统方框图见图解1-3。

广西大学化学化工学院15届院运会秩序册3

广西大学化学化工学院第十五届学生运动会 秩 序 册 主办单位：化学化工学院 承办单位:化学化工学院团委学生会 2011年10月15日

目录 一、组委会及裁判名单 (3) 二、团委学生会各部门分工安排 (4) 三、化学化工学院第十五届学生运动会规程 (5) 四、化学化工学院第十四届学生运动会道德风尚奖评比准则 (6) 五、参赛单位、入场顺序以及开、闭幕式程序 (6) 六、竞赛日程 (7) 七、竞赛项目分组表 (8) ◆女子100米预赛（上午8：00） (8) ◆男子100米预赛（上午8：20） (8) ◆女子400米预决赛（上午8：45） (9) ◆男子400米预决赛（上午9：10） (9) ◆女子1500米预决赛（上午9：40） (10) ◆男子1500米预决赛（上午10：10） (10) ◆女子4×100米预决赛（上午11：10） (10) ◆男子4×100米预决赛（上午11：40） (11) ◆女子跳远（上午8：00） (11) ◆女子铅球（上午8：30） (11) ◆男子跳高（上午8：30） (12) ◆男子跳远（上午9：30） (12) ◆女子100米决赛（下午2：30） (13) ◆男子100米决赛（下午2：40） (13) ◆女子800米预决赛（下午2：50） (13) ◆男子800米预决赛（下午3：05） (13) ◆男子200米预决赛（下午3：35） (14) ◆女子200米预决赛（下午3：55） (15) ◆男子3000米预决赛（下午4：10） (15) ◆男子三级跳（下午2：30） (15) ◆女子跳高（下午2：30） (16) ◆男子铅球（下午2：30） (16) ◆女子三级跳（下午3：40） (16) ◆混合20×50接力（下午4:25） (17) 八、化学化工学院第十四届学生运动会经费预算 (18) 九、广西大学化学化工学院学生运动会纪录 (19)

电气工程及其自动化考研总况

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（2）主干课程： 主干学科：电气工程、控制科学与工程、计算机科学与技术 主要课程：电路原理、电子技术基础、计算机原理及应用、计算机软件基础、控制理论、电机与拖动、电力电子技术、信号分析与处理、电力拖动控制系统、工业过程控制与自动化仪表等。高年级可根据社会需要设置柔性的专业方向模块课及选修课。 主要实践性教学环节：包括电路与电子基础实验、电子工艺实习、金工实习、专业综合实验、计算机上机实践、课程设计、生产实习、毕业设计。 主要实验：运动控制实验、自动控制实验、计算机控制实验、检测仪表实验、电力电子实验等 （3）修业年限： 四年 （4）授予学位： 工学学士 （5）相近专业： 微电子学自动化电子信息工程通信工程计算机科学与技术电子科学与技术生物医学工程电气工程与自动化信息工程信息科学技术软件工程影视

自动控制原理题目含答案

《自动控制原理》复习参考资料 一、基本知识1 1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过输入量与反馈量的差值进行的。 2、闭环控制系统又称为反馈控制系统。 3、在经典控制理论中主要采用的数学模型是微分方程、传递函数、结构框图和信号流图。 4、自动控制系统按输入量的变化规律可分为恒值控制系统、随动控制系统与程序控制系统。 5、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即：稳定性、快速性和准确性。 6、控制系统的数学模型，取决于系统结构和参数, 与外作用及初始条件无关。 7、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2 (s)的环节，以并联方式连接，其等效 传递函数为G 1(s)+G 2 (s)，以串联方式连接，其等效传递函数为G 1 (s)*G 2 (s)。 8、系统前向通道传递函数为G（s），其正反馈的传递函数为H（s），则其闭环传递函数为G（s）/(1- G（s）H（s）)。 9、单位负反馈系统的前向通道传递函数为G（s），则闭环传递函数为G（s）

/(1+ G（s）)。 10、典型二阶系统中，ξ=时，称该系统处于二阶工程最佳状态，此时超调量为%。 11、应用劳斯判据判断系统稳定性，劳斯表中第一列数据全部为正数，则系统稳定。 12、线性系统稳定的充要条件是所有闭环特征方程的根的实部均为负，即都分布在S平面的左平面。 13、随动系统的稳态误差主要来源于给定信号，恒值系统的稳态误差主要来源于扰动信号。 14、对于有稳态误差的系统，在前向通道中串联比例积分环节，系统误差将变为零。 15、系统稳态误差分为给定稳态误差和扰动稳态误差两种。 16、对于一个有稳态误差的系统，增大系统增益则稳态误差将减小。 17、对于典型二阶系统，惯性时间常数T愈大则系统的快速性愈差。 越小，即快速性18、应用频域分析法，穿越频率越大，则对应时域指标t s 越好 19最小相位系统是指S右半平面不存在系统的开环极点及开环零点。

广西大学化工原理课程设计1-蒸发器

广西大学 化工原理课程设计说明书设计题目：蔗糖汁溶液四效并流蒸发装置的设计 设计者： 学院：轻工与食品工程学院 专业：轻化工程 班级：轻化022班 姓名：李昌武 学号：020******* 指导老师：周龙昌龙云飞 设计日期：2005年7月18日 前言 1. 设计目的 课程设计是化工原理课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，设计的目的是综合运用本课程和前修课程的基本知识，完成以某项单元操作为主的一次化工设计实践。通过课程设计，使我们了解工程设计的基本内容，掌握化工设计的主要程序和方法，学会综合运用已学知识系统地分析和解决工程实际问题。 2. 设计原则 总的原则是尽可能多地采用先进的技术，使生产达到技术先进、经济合理的要求，符合优质、高产、安全、低能耗的原则，具体考虑以下几点： ⑴满足工艺和操作的要求所设计出来的流程和设备能保证得到质量稳定的产品。由于工业上原料的浓度、温度经常有变化，因此设计的流程与设备需

要一定的操作弹性，可方便地进行流量和传热量的调节。设置必需的仪表并安装在适宜部位，以便能通过这些仪表来观测和控制生产过程。 ⑵满足经济上的要求要节省热能和电能的消耗，减少设备与基建的费用。 ⑶保证生产安全生产中应防止物料的泄露，生产和使用易燃物料车间的电器均应为防爆产品。同时，塔设备应具有一定刚度和强度。 3. 设计依据 根据广西大学《化工原理课程设计任务书》进行本设计。 四效蒸发系统设计任务书 （一）设计题目 蔗糖汁溶液四效并流蒸发装置的设计。 （二）设计条件 （三）设计项目 （1）对工艺流程及蒸发器型式进行简要论述。 （2）蒸发系统热力计算：确定各效蒸发器的传热面积。 （3）蒸发器主要结构尺寸设计。 （4）绘制蒸发流程图及蒸发器结构总图一张。 （5）对本设计的评 目录 一.确定设计方案 1．1 蒸发器的确定 根据糖渣汁的物理性质，其在浓缩过程中黏度变化大、流动性差等特点，以及蒸发产品的浓度要求，采用降膜式蒸发器。液体分布器采用旋流式分布器，料

自动控制原理试题答案(精)

∑??=i i i s s Q s H ((1(zidpngkongzhi 1 闭环系统(或反馈系统的特征:采用负反馈,系统的被控变量对控制作用有直接影响,即被控变量对自己有控制作用。 2 典型闭环系统的功能框图。 自动控制在没有人直接参与的情况下,通过控制器使被控对象或过程按照预定的规律运行。自动控制系统由控制器和被控对象组成,能够实现自动控制任务的系统。被控制量在控制系统中.按规定的任务需要加以控制的物理量。 控制量作为被控制量的控制指令而加给系统的输入星.也称控制输入。 扰动量干扰或破坏系统按预定规律运行的输入量,也称扰动输入或干扰掐入。 反馈通过测量变换装置将系统或元件的输出量反送到输入端,与输入信号相比较。反送到输入端的信号称为反馈信号。负反馈反馈信号与输人信号相减,其差为偏差信号。 负反馈控制原理检测偏差用以消除偏差。将系统的输出信号引回插入端,与输入信号相减,形成偏差信号。然后根据偏差信号产生相应的控制作用,力图消除或减少偏差的过程。开环控制系统系统的输入和输出之间不存在反馈回路,输出量对系统的控制作用没有影响,这样的系统称为开环控制系统。开环控制又分为无扰动补偿和有扰动补偿两种。 闭环控制系统凡是系统输出端与输入端存在反馈回路,即输出量对控制作用有直接影响的系统,叫作闭环控制系统。自动控制原理课程中所讨论的主要是闭环负反馈控制系统。 复合控制系统复合控制系统是一种将开环控制和闭环控制结合在一起的控制系统。它在闭环控制的基础上,用开环方式提供一个控制输入信号或扰动输入信号的顺馈通道,用以提高系统的精度。

自动控制系统组成闭环负反馈控制系统的典型结构如图1.2所示。组成一个自动控制系统通常包括以下基本元件 .给定元件给出与被控制量希望位相对应的控制输入信号(给定信号,这个控制输入信号的量纲要与主反馈信号的量纲相同。 给定元件通常不在闭环回路中。2.测量元件测量元件也叫传感器,用于测量被控制量,产生与被控制量有一定函数关系的信号。被控制量成比例或与其导数成比例的信号。测量元件的精度直接影响控制系统的精度应使测量元件的精度高于系统的精度,还要有足够宽的频带。3.比较无件用于比较控制量和反馈量并产生偏差信号。电桥、运算放大器可作为电信号的比较元件。有些比较元件与测量元件是结合在一起的,如测角位移的旋转变压器和自整 角机等。4.放大元件对信号进行幅值或功率的放大,以及信号形式的变换.如交流变直流的相敏整流或直流变交流的相敏调制。5.执行元件用于操纵被控对象,如机械位移系统中的电动机、液压伺服马达、温度控制系统中的加热装置。执行元件的选择应具有足够大的功率和足够宽的频带。6.校正元件用于改善系统的动态和稳态性能。根据被控对象特点和性能指标的要求而设计。校正元件串联在由偏差信号到被控制信号间的前向通道中的称为串联校正;校正元件在反馈回路中的称为反馈校正。7.被控对象控制系统所要控制的对象,例如水箱水位控制系统中的水箱、房

自动控制原理例题与习题[1]

自动控制原理例题与习题 第一章自动控制的一般概念 【例1】试述开环控制系统的主要优缺点。 【答】 开环控制系统的优点有： 1. 1.构造简单，维护容易。 2. 2.成本比相应的死循环系统低。 3. 3.不存在稳定性问题。 4. 4.当输出量难以测量，或者要测量输出量在经济上不允许时，采用开环系统比较合适（例如在洗衣 机系统中，要提供一个测量洗衣机输出品质，即衣服的清洁程度的装置，必须花费很大）。 开环控制系统的缺点有： 1. 1.扰动和标定尺度的变化将引起误差，从而使系统的输出量偏离希望的数值。 2. 2.为了保持必要的输出品质，需要对标定尺度随时修正。 【例2】图1.1为液位自动控制系统示意图。在任何情况下，希望液面高度c维持不变，试说明系统工作原理，并画出系统原理方框图。 图1.1 液位自动控制系统示意图 【解】系统的控制任务是保持液面高度不变。水箱是被控对象，水箱液位是被控量，电位器设定电压u r(表征液位的希望值c r)是给定量。 当电位器电刷位于中点位置(对应u r)时，电动机不动，控制阀门有一定的开度、使水箱中流入水量与流出水量相等。从而液面保持在希望高度c r上。一旦流入水量或流出水量发生变化，例如当液面升高时，浮子位置也相应升高，通过杠杆作用使电位器电刷从中点位置下移，从而给电动机提供一定的控制电压，驱动电动初通过减速器减小阀门开度，使进入水箱的液体流量减少。这时，水箱液面下降，浮子位置相应下降，直到电位器电刷回到中点位置，系统重新处于平衡状态，液面恢复给定高度。反之，若水箱液位下降，则系统会自动增大阀门开度，加大流入水量，使液位升到给定高度c r。 系统原理方框图如图1.2所示。 图1.2 系统原理方框图 习题 1．题图1-1是一晶体管稳压电源。试将其画成方块图并说明在该电源里哪些起着测量、放大、执行的作用以及系统里的干扰量和给定量是什么？

自动控制原理试题及答案解析

自动控制原理 一、简答题：（合计20分, 共4个小题，每题5分） 1. 如果一个控制系统的阻尼比比较小，请从时域指标和频域指标两方面 说明该系统会有什么样的表现？并解释原因。 2. 大多数情况下，为保证系统的稳定性，通常要求开环对数幅频特性曲 线在穿越频率处的斜率为多少？为什么？ 3. 简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。 4. 用根轨迹分别说明，对于典型的二阶系统增加一个开环零点和增加一 个开环极点对系统根轨迹走向的影响。 二、已知质量-弹簧-阻尼器系统如图(a)所示，其中质量为m 公斤，弹簧系数为k 牛顿/米，阻尼器系数为μ牛顿秒/米，当物体受F = 10牛顿的恒力作用时，其位移y (t )的的变化如图(b)所示。求m 、k 和μ的值。(合计20分) F ) t 图(a) 图(b) 三、已知一控制系统的结构图如下，（合计20分, 共2个小题，每题10分） 1） 确定该系统在输入信号()1()r t t =下的时域性能指标：超调量%σ，调 节时间s t 和峰值时间p t ； 2） 当()21(),()4sin3r t t n t t =?=时，求系统的稳态误差。

四、已知最小相位系统的开环对数幅频特性渐近线如图所示，c ω位于两个交接频率的几何中心。 1） 计算系统对阶跃信号、斜坡信号和加速度信号的稳态精度。 2） 计算超调量%σ和调节时间s t 。（合计20分, 共2个小题，每题10分） [ 1 %0.160.4( 1)sin σγ =+-, s t = 五、某火炮指挥系统结构如下图所示，()(0.21)(0.51) K G s s s s = ++系统最 大输出速度为2 r/min ，输出位置的容许误差小于2，求： 1） 确定满足上述指标的最小K 值，计算该K 值下的相位裕量和幅值裕量； 2） 前向通路中串联超前校正网络0.41 ()0.081 c s G s s +=+，试计算相位裕量。 （合计20分, 共2个小题，每题10分） (rad/s)

电气工程及其自动化专业就业前景

电气工程及其自动化专业就业前景电气工程及其自动化专业是电气信息领域的一门新兴学科，但由于和人们的日常生活以及工业生产密切相关，发展非常迅速，现在也相对比较成熟。已经成为高新技术产业的重要组成部分，广泛应用于工业、农业、国防等领域，在国民经济中发挥着越来越重要的作用。电气工程及其自动化的触角伸向各行各业,小到一个开关的设计,大到宇航飞机的研究,都有它的身影.本专业生能够从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验技术、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域的工作,是宽口径"复合型"高级工程技术人才.该领域对高水平人才的需求很大. 控制理论和电力网理论是电气工程及自动化专业的基础，电力电子技术、计算机技术则为其主要技术手段，同时也包含了系统分析、系统设计、系统开发以及系统管理与决策等研究领域。该专业还有一些特点，就是强弱电结合、电工电子技术相结合、软件与硬件相结合，具有交叉学科的性质，电力、电子、控制、计算机多学科综合，使毕业生具有较强的适应能力，是“宽口径”专业。 电气工程及其自动化专业就业现状 电气工程及其自动化专业对广大考生有很强的吸引力，属于热门专业，高考录取分数线往往要比其他专业方向高许多，造成这一情况的主要原因有： ①就业容易，工作环境好，收入高；

②名称好听，专业内容对学生有吸引力； ③社会宣传和舆论导向对其有利。 该专业方向有着非常好的发展前景，研究成果较容易向现实产品转换，而且效益相当可观。他创造性的研究思路吸引着众多考生，这里的确是展示他们才能的好地方。但是鉴于国内现在的形式，考生在报考该专业的时候应该注意以下两点： (1)充分考虑自己的兴趣。也许自己本来并不对该方向感兴趣，但是许多人都说好，于是自己就“感兴趣”了。这对以后的发展是很不利的，毕竟兴趣是最好的老师。 (2)衡量自己的综合素质。电气工程及自动化专业需要具有扎实的数学、物理基础，较强的外语综合能力，为今后能够掌握并且灵活运用专业知识做准备。该专业方向的人才需求虽然大，但可供选择的人也很多，如果没有非常强的综合素质，很难在众人之中脱颖而出，取得突出成绩。也许这对许多胸怀远大志向的考生来说是不能接受的。 当然，这里所说的两点是否可行也和学生个人的追求有关，如果一个人追求仅限于一份较好的工作，该专业的确是一个不错的选择。但是，如果想在科技创新方面做出突破性的贡献还是要建立在个人实力以及刻苦努力的基础上，馅饼是决不会无缘无故从天上掉下来的。 由于本专业研究范围广，应用前景好，毕业生的专业素养相对较高，因此就业形势非常好。我国现在非常需要该专业方向的人才，小到一个家庭，大到整个社会，都离不开这些专业人才的工作。通常情

自动控制原理课后习题答案

. 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

自动控制原理习题

《自动控制原理》习题 习题1 1有一水位控制装置如图所示。试分析它的控制原理，指出它是开环控制系统闭环控制系统？说出它的被控量，输入量及扰动量是什么？绘制出其系统图。 2 某生产机械的恒速控制系统原理如图所示。系统中除速度反馈外，还设置了电流正反馈以补偿负载变化的影响。试标出各点信号的正负号并画出框图。 3图示为温度控制系统的原理图。指出系统的输入量和被控量，并画出系统框图。 4.自动驾驶器用控制系统将汽车的速度限制在允许范围内。画出方块图说明此反馈系统。 5.双输入控制系统的一个常见例子是由冷热两个阀门的家用沐浴器。目标是同时控制水温和流量，画出此闭环系统的方块图，你愿意让别人给你开环控制的沐浴器吗？ 6.开环控制系统和闭环控制系统各有什么优缺点？

7.反馈控制系统的动态特性有哪几种类型？生产过程希望的动态过程特性是什么？ 习题2 1 试分别写出图示各无源网络的传递函数。 习题1图 2 求图示各机械运动系统的传递函数。 (1)求图a的＝？(2)求图b的＝？(3) 求图c的＝？ 习题2图 3 试分别写出图中各有源网络的传递函数U2(s)/ U1(s)。 习题3图

4交流伺服电动机的原理线路和转矩－转速特性曲线如图所示。图中，u为控制电压．T 为电动机的输出转矩。N为电动机的转矩。由图可T与n、u呈非线性。设在某平衡状态附近用增量化表示的转矩与转速、控制电压关系方程为 k n、k c为与平衡状态有关的值，可由转矩－转速特性曲线求得。设折合到电动机的总转动惯量为J，粘滞摩擦系数为f，略去其他负载力矩，试写出交流伺服电动机的方程式并求输入 为u c，输出为转角θ和转速为n时交流伺服电动机的传递函数。 习题4图 5图示一个转速控制系统，输入量是电压V，输出量是负载的转速 ，画出系统的结构图，并写出其输入输出间的数学表达式。 习题5图 6 已知一系统由如下方程组组成，试绘制系统框图，求出闭环传递函数。 7 系统的微分方程组如下：

自动控制原理试题及答案

自动控制原理试题及答案 Prepared on 24 November 2020

《自动控制原理》试题及答案 1、若某串联校正装置的传递函数为(10s+1)/(100s+1)，则该校正装置属于(B )。3分 2、在对控制系统稳态精度无明确要求时，为提高系统的稳定性，最方便的是（A）3分 3、在系统中串联PD调节器，以下那一种说法是错误的（D） 3分 A 是一种相位超前校正装置 B 能影响系统开环幅频特性的高频段 C 使系统的稳定性能得到改善 D使系统的稳态精度得到改善 4、用超前校正装置改善系统时，主要是利用超前校正装置的（A ）3分 5、I型系统开环对数幅频特性的低频段斜率为（B ）9分 6、设微分环节的频率特性为G(jω)，当频率ω从0变化至∞时，其极坐标平面上的奈氏曲线是（）9分 7、关于线性系统稳定性的判定，下列观点正确的是 ( )。9分 8、若两个系统的根轨迹相同，则有相同的( ) 9分 9、关于系统零极点位置对系统性能的影响，下列观点中正确的是( ) 7分 10、高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统的( ) 2分 11、若某最小相位系统的相角裕度γ>0，则下列说法正确的是 ( )。2分 12、某环节的传递函数是G(s)=5s+3+2/s，则该环节可看成由（D ）环节组成。2分

13、主导极点的特点是（A ）2分 14、设积分环节的传递函数为G(s)=K/s，则其频率特性幅值A(ω)=（）2分 15、某环节的传递函数为K/(Ts+1)，它的对数幅频率特性随K值增加而（）2分 16、某系统的传递函数是G(s)=1/(2s+1)，则该可看成由（C ）环节串联而成2分 17、若系统的开环传递函数在s右半平面上没有零点和极点，则该系统称作（B）2分 18、某校正环节传递函数G(s)=(100s+1)/(10s+1)，则其频率特性的奈氏图终点坐标为（ D）2分 19、一般为使系统有较好的稳定性,希望相位裕量为（ C）2分 20、最小相位系统的开环增益越大，其（）2分 21、一阶微分环节G(s)=1+Ts，当频率ω=1/T时，则相频特性∠G(jω)为（）2分 22、ω从0变化到+∞时，延迟环节频率特性极坐标图为（）2分 23、开环传递函数为G(s)H(s)=(s+3)/(s+2)(s+5)，则实轴上的根轨迹为（B）2分 24、开环传递函数为G(s)H(s)=K/(s*s*s(s+4))，则实轴上的根轨迹为（）2分 25、某单位反馈系统的开环传递函数为：G(s)=K/(s(s+1)(s+5))，当k=（C ）时，闭环系统临界稳定。2分 26、若系统增加合适的开环零点，则下列说法不正确的是 (B ) 2分 27、当二阶系统的根分布在根平面的虚轴上时，系统的阻尼比为（B）3分

广西大学化学化工学院《化工原理》认知实习报告

《化工原理》认知实习报告 化学化工学院工艺082 林广明 0804100410 1.明阳淀粉厂 简述：广西明阳淀粉化工股份有限公司始建于1958年（前身为广西明阳淀粉厂），自1987年起，与广西大学合作，共同研制开发木薯变性淀粉综合利用产品1996年经自治区科委批准成立了广西明阳淀粉化工工程技术中心。公司拥有了干法淀粉生产线1条、湿法淀粉生产线2条，2010年产量预计达25万吨,；拥有酒精生产车间2个，年产酒精15000吨。目前采用木薯原料，可工业化生产木薯淀粉、木薯变性淀粉、酒精等三大类二十多个系列产品，成为目前全国变性淀粉产、销量最大，生产品种最多的生产企业，是广西最大的淀粉生产企业和最大的酒精生产厂。 变性淀粉生产工艺流程图： 原料→碎解（脱皮→洗涤→粉碎）→精制（洗涤浆液→分离木薯渣→浆液浓缩）→ 湿法（原淀粉→变性淀粉）→烘干→包装→入库 流程说明： 一、碎解工段：输送带→洗薯笼→碎解机→一级浆→二级清洗→碎解回收装置→9个大吃贮存洗薯水处理后外排 4条生产线，产量1500吨/天。木薯进厂验收后立即榨完。碎皮含有19～22%淀粉，作回收处理。 二、精制车间： 主要作用:洗浆（分渣）、分离、浓缩 精加工淀粉浆液 精致车间→立筛、曲筛→分离机→二级分离机 湿法工段 （将浆液浓缩、去黄浆、渣） 分离机：利用离心机转子高速旋转产生 的强大的离心力，加快液体中颗粒的沉降速度，把样品中不同沉降系数和浮力密度的物质分离开。所以需要利用离心机产生强大的离心力，才能迫使这些微粒克服扩散产生沉降运动 重的部分向外移 动 轻的部分集中在中 心附近 旋转器

三、湿法车间：主要作用是将原淀粉制成需要的变性淀粉。 精加工淀粉浆液→反映槽（加料进行反应）→小反应罐→中和→食品线 精浆桶←旋流器（分离浓缩作用）←缓冲桶（抽离变性浆） 变性浆→下一工序 四、烘干车间：主要作用是离心脱水。热气流烘干变性淀粉浆，然后包装成品，入库。 变性浆→高位槽→离心机→旋风分离器（提供热气流）→热风机（提供60～80℃热风，将浆夜吹散、烘干）→筛粉机（细度控制在98%左右） 旋风分离器：旋风分离器设备的主要功能是尽可能除去输送介质气体中携带的固体颗粒杂质和液滴，达到气固液分离，以保证管道及设备的正常运行。 五、包装车间：包装成品入库。 实习心得和改进建议：淀粉厂是我们这次实习参观的第一站，也是听得最认真，最仔细的一站。生产淀粉所用的原料是木薯，除了生产变性淀粉外，该厂也生产酒精。但当天由于生产酒精的车间出现了些问题，我们并不能参观，算是此行较大的遗憾。淀粉生产过程中涉及的单元操作有：粉碎、分离、提取、干燥、过滤等。 2.明阳糖厂 简介： 明阳糖厂是南宁糖业最大的机制糖生产企业，1956年建厂，现有职工总数1082人，其中专业技术人员225人，1998年获ISO9000质量体系认证，2001年通过安全标准化企业验收，是广西首批被授予“清洁生产企业”之一。 五十年来，明阳糖厂从一个日处理甘蔗250吨的小厂发展到日处理甘蔗13800吨、 年处理220万吨以上，年产白砂糖15万吨以上的大型企业，主导产品“明阳”牌一级白砂残留量和无絮凝物等特点，树立高品质的市场形象，而成为众多客户的糖以低色值、低SO 2 首选，并与可口可乐、百事可乐等饮料巨人建立密切合作关系。 制糖工艺流程： 甘蔗→打碎→热水泡制浆→渣浆分离→压榨机（6道工序）→制炼车间→澄清→过滤→上浮→蒸发→煮糖→冷凝结晶→干燥降温→包装→成品入库 流程说明： 一、压蔗车间（6工序） 压蔗车间是全场第一道工序，由甘蔗，堆场和2条生产线组成。1#生产线有6座Φ 1000×2000压榨机组成，2#生产线由6座Φ710×1370压榨机组成。日处理甘蔗13000吨，主要设备：桥式起重机、卸蔗台、喂蔗台、蔗带、撕解机、中间输送机、压榨机等。 简要流程：蔗仓→蔗台→蔗刀机→一级蔗带→蔗刀机→二级蔗带 （浆和渣分离，渣由传送带输送出去） 生产过程中设计的危险源有高压电、高温蒸汽及转动的机器设备等。 二、制炼（糖）间

自动控制原理试题库(含答案)

一、填空题（每空 1 分，共15分） 1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过给定值与反馈量的差值进行的。 2、复合控制有两种基本形式：即按输入的前馈复合控制和按扰动的前馈复合控制。 3、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为()G s ，则G(s)为G1(s)+G2(s)（用G 1(s)与G 2(s) 表示）。 4、典型二阶系统极点分布如图1所示， 则无阻尼自然频率= n ω 阻尼比=ξ ，0.7072 = 该系统的特征方程为2220s s ++= ， 该系统的单位阶跃响应曲线为衰减振荡。 5、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105t t g t e e --=+， 则该系统的传递函数G(s)为 105 0.20.5s s s s +++。 6、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。 7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ?ωτωω--=--，则该系统的 开环传递函数为(1) (1)K s s Ts τ++。 8、PI 控制器的输入－输出关系的时域表达式是 1 ()[()()]p u t K e t e t dt T =+ ?， 其相应的传递函数为 1 [1] p K Ts + ，由于积分环节的引入，可以改善系统的稳态性 能。 1、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为水温。 2、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为开环控制系统；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为闭环控制系统；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于闭环控制系统。 3、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统稳定。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。 4、传递函数是指在零初始条件下、线性定常控制系统的输出拉氏变换与输入拉

自动控制原理试题及答案

自动控制原理 一、简答题：（合计20分,共4个小题，每题5分） 1. 如果一个控制系统的阻尼比比较小，请从时域指标和频域指标两方面 说明该系统会有什么样的表现？并解释原因。 2. 大多数情况下，为保证系统的稳定性，通常要求开环对数幅频特性曲 线在穿越频率处的斜率为多少？为什么？ 3. 简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。 4. 用根轨迹分别说明，对于典型的二阶系统增加一个开环零点和增加一 个开环极点对系统根轨迹走向的影响。 二、已知质量-弹簧-阻尼器系统如图(a)所示，其中质量为m 公斤，弹簧系数为k 牛顿/米，阻尼器系数为μ牛顿秒/米，当物体受F = 10牛顿的恒力作用时，其位移y (t )的的变化如图(b)所示。求m 、k 和μ的值。(合计20分) F ) t 图(a) 图(b) 三、已知一控制系统的结构图如下，（合计20分,共2个小题，每题10分） 1） 确定该系统在输入信号()1()r t t =下的时域性能指标：超调量%σ，调 节时间s t 和峰值时间p t ； 2） 当()21(),()4sin 3r t t n t t =?=时，求系统的稳态误差。

四、已知最小相位系统的开环对数幅频特性渐近线如图所示，c ω位于两个交接频率的几何中心。 1） 计算系统对阶跃信号、斜坡信号和加速度信号的稳态精度。 2） 计算超调量%σ和调节时间s t 。（合计20分,共2个小题，每题10分） [ 1 %0.160.4( 1)sin σγ =+-, s t = 五、某火炮指挥系统结构如下图所示，()(0.21)(0.51) K G s s s s = ++系统最 大输出速度为2 r/min ，输出位置的容许误差小于2 ，求： 1） 确定满足上述指标的最小K 值，计算该K 值下的相位裕量和幅值裕 量； 2） 前向通路中串联超前校正网络0.41 ()0.081 c s G s s +=+，试计算相位裕量。 （合计20分,共2个小题，每题10分） (rad/s)

自动控制原理课后答案

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（表征液位的希望值）；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）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，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。 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。 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。 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）； （２）； （３）； （４）； （５）； （６）； （７） 解：（1）因为c(t)的表达式中包含变量的二次项，所以该系统为非线性系统。 （2）因为该微分方程不含变量及其导数的高次幂或乘积项，且各项系数均为常数，所以该系统为线性定常系统。 （3）该微分方程不含变量及其导数的高次幂或乘积项，所以该系统为线性系统，但第一项的系数为t，是随时间变化的变量，因此该系统为线性时变系统。 （4）因为c(t)的表达式中r(t)的系数为非线性函数，所以该系统为非线性系统。 （5）因为该微分方程不含变量及其导数的高次幂或乘积项，且各项系数均为常数，所以该系统为线性定常系统。 （6）因为c(t)的表达式中包含变量的二次项，表示二次曲线关系，所以该系统为非线性系统。 （7）因为c(t)的表达式可写为，其中，所以该系统可看作是线性时变系统。

自动控制原理试卷有参考答案

自动控制原理试卷有参 考答案 集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#

一、填空题（每空 1 分，共15分） 1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过 给定值 与反馈量的差值进行的。 2、复合控制有两种基本形式：即按 输入 的前馈复合控制和按 扰动 的前馈复合控制。 3、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为 ()G s ，则G(s)为G 1(s)+G 2(s)（用G 1(s)与G 2(s) 表示）。 4、典型二阶系统极点分布如图1所示， 则无阻尼自然频率=n ω ， 阻尼比=ξ ， 该系统的特征方程为 2220s s ++= ， 该系统的单位阶跃响应曲线为 衰减振荡 。 5、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105t t g t e e --=+， 则该系统的传递函数G(s)为 105 0.20.5s s s s + ++。 6、根轨迹起始于 开环极点 ，终止于 开环零点 。 7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ?ωτωω--=--，则该系统的开环传递函数为 (1) (1) K s s Ts τ++。 1、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为 水温 。 2、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为 开环控制系统 ；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为 闭环控制系统 ；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于 闭环控制系统 。

3、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统 稳定 。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用 奈奎斯特判据。 4、传递函数是指在 零 初始条件下、线性定常控制系统的 输出拉氏变换 与 输入拉氏变换 之比。 5、设系统的开环传递函数为 2(1)(1)K s s Ts τ++ 相频特性为arctan 180arctan T τωω--(或：2 180arctan 1T T τωω τω---+) 。 6、频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的幅值穿越频率 c ω对应时域性能指标调整时间s t ，它们反映了系统动态过程的快速性 . 1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即： 稳定性 、快速性和 准确性 。 2、控制系统的 输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值 称为传递函数。一阶系统传函标准形式是1 ()1 G s Ts = + ，二阶系统传函标准形式是 2 2 2 ()2n n n G s s s ωζωω=++(或：221()21G s T s T s ζ=++。 3、在经典控制理论中，可采用 劳斯判据 、根轨迹法或奈奎斯特判据等方法判断线性控制系统稳定性。 4、控制系统的数学模型，取决于系统 结构 和 参数 , 与外作用及初始条件无关。 5、线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为20lg ()A ω，横坐标为 lg ω 。 6、奈奎斯特稳定判据中，Z = P - R ，其中P 是指 开环传函中具有正实部的极点的个数 (或：右半S 平面的开环极点个数) ，Z 是指闭环传函中具有正实部的极点的