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2006电气工程08-09年度第一学期《自动控制原理》考卷C卷参考答案

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安徽大学2008-2009学年第一学期

《自动控制理论》期末试题（C卷）参考答案

1、解

1131122111GLGLGGL （3分）

12223141,,,1PGGPGPGPG

14321 （3分）

1211121211GGGGGGG （2分）

12122121)()(GGGGGGsRsC （2分）

2、解：（1）系统的开环传递函数为：288()(4)(2)68Gsssss

系统的闭环传递函数为28()616sss，比较二阶系统的标准形式222()2nnnsss，可得4n，而26n，所以0.75，故：

21.191pnts

2/1%100%2.8%e

3.51.17snts

（2）由题意知，该系统是个线性系统，满足叠加原理，故可以分别求取，()21()rtt和()41()ntt分别作用于系统时的稳态误差1ess和2ess，系统的稳态误差就等于12essessess。

1) ()21()rtt单独作用时，

由系统的开环传递函数知，系统的开环增益1K，所以系统对()21()rtt的稳态误差1ess为：11211essK

2) ()41()ntt单独作用时，系统的方块图为

N(s)

C(s)14s 82s

系统的闭环传递函数为：28(4)()616nssss，故系统的扰动误差为：

()0()()*()nnnEsCssNs

由于系统稳定，故：

22008(4)4lim*()lim**8616nsssesssEsssss

所以，最终的稳态误差12187essessess

3、解：（1）绘制根轨迹如下。

1) 根轨迹的分支和起点、终点。由开环传递函数可知4,1,3nmnm，故根轨迹有四条分支，其起点分别为1,2340,2,4ppp，其终点为11z和无穷远处。

2) 实轴上的根轨迹。分布区为[4,),[2,1]。

3) 根轨迹的渐近线。

2411.6741a，,3a

4) 根轨迹与虚轴的交点。

2*432**()(2)(4)(1)680DssssKssssKsK

令sj，代入上式可得： 432**()6()8()()0jjjKjK

得：

42*3*8060KK

因0，故可解得：

2，*12K

做出根轨迹如图所示：

-12-10-8-6-4-2024-8-6-4-202468Root LocusReal AxisImaginary Axis

（2）由（1）根轨迹可知，*012K时，系统稳定，也即系统稳定的临界开环增益为：12/(2*4)1.5CK。纯虚根为2。

4、先作+j 0到+j∞时的G(jω)H(jω)曲线。再根据对称性，作出-j 0到-j∞时的G(jω)H(jω)曲线。

题中 v=1 ，即当s从- j0转到+j0时，G(jω)H(jω) 曲线以半径为无穷大，顺时针转过π（虚

线）。并可求得，或－1时，G(jω)H(jω)与实轴交于 K1 。从图可见，G(s)H(s)的奈氏

曲线顺时针绕 ( -1, j0 ) 点一圈，N =-1，又因为P =0，所以

Z = P - N=1，

说明为不稳定系统，有一个闭环极点在s的右半平面。 ImRe2K101001K

5、答案：v0s0s0skKlimsG(s)limKs(s1)(0.5s1)，故k=30.

20lg3020lg(5/1)40lg(10/5)20lg1.5020lg1.560lg(/10)0,12cc故＝

需设计滞后环节。

1809040－－arctg(0.112)－arctg(0.212)=-27.4

''40646

46180900.1''0.2''ccarctgarctg，20.3''4410.2''occarctg，故''2.7c

20lg3020lg(2.7/1)20lg0b，故b=0.09;

10.1''0.27cbT,故T＝41

校正环节的传递函数113.7()1141cbTssGsTss

新系统的传递函数30(13.7)()(10.1)(10.2)(141)sGsssss

41.340，满足要求。 11Kj-20-20-20-40-40-60-40-60

6、2K ,75.0 ,可以利用Routh判据或其它方法解答

系统的闭环传递函数为：)1()2()1()(23kSkaSSsKs

系统的特征方程为：0)1()2()(23KsKaSSsD

劳斯表：

S3 1 2+K

S2 a 1+K

S1 (a(2+K)-(1+K))/a

S0 1+K

等幅振动时

20)1(212SKaSKKa --〉275.0Ka

7、]))(1()1()1([]1)1()[1()(2TTTTTezzeTezeTKezzzzzTzzzKzG

(1)时临界稳定当得令时当4.2528.0264.10104.0736.2)528.0264.1(6322.0)(110264.0368.0)368.1368.0(0)368.0264.0()368.0)(1()(0)(1)(122KKwKKwwDwwzKzKzzKzzzDzGzDT

(2))632.0)(1()264.0368.0()(121)(1)()())(1(21)(1121211111zzzzzzCezzezezGzGzezzezezGTK时和当

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自动控制原理课后答案

自动控制原理课后答案

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Module3

Problem 3.1

(a) When the input variable is the force F. The input variable F and the output variable y are related by

the equation obtained by equating the moment on the stick:

2.233ydylFlkcldt

Taking Laplace transforms, assuming initial conditions to be zero,

433kFYcsY

leading to the transfer function

31(4)YkFcks

where the time constant  is given by

4ck

(b) When F = 0

The input variable is x, the displacement of the top point of the upper spring. The input variable x and

the output variable y are related by the equation obtained by the moment on the stick:

2().2333yydykxlklcldt

Taking Laplace transforms, assuming initial conditions to be zero,

3(24)kXkcsY

leading to the transfer function

321(2)YXcks

where the time constant 

is given by

2ck 学习必备

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Problem 3.2 P54

电气控制技术试卷及答案

电气控制技术试卷及答案

电气控制技术题库

三、判断：（每题2分）

1、 开关电器在所有电路都可直接接负载。（ X ）

2、 主令电器在自动控制系统中接入主回路。（X ）

3、 刀开关安装时，手柄要向上装。接线时，电源线接在上端，下端接用电器。（√ ）

4、 熔断器在电路中既可作短路保护，又可作过载保护。（X ）

5、 热继电器在电路中既可作短路保护，又可作过载保护。（X ）

6、 接触器按主触点通过电流的种类分为直流和交流两种。（√ ）

7、 继电器在任何电路中均可代替接触器使用。（X ）

8、 电气原理图绘制中，不反映电器元件的大小。（√ ）

11、电气原理图设计中，应尽量减少电源的种类。（√ ）

12、电气原理图设计中，应尽量减少通电电器的数量。（√ ）

13、电气接线图中，同一电器元件的各部分不必画在一起。（X ）

14、热继电器和过电流继电器在起过载保护作用时可相互替代。（X ）

15、一台线圈额定电压为220V的交流接触器，在交流220V和直流220V的电源上均可使用。（X ）

16、检修电路时，电机不转而发出嗡嗡声，松开时，两相触点有火花，说明电机主电路一相断路。（√ ）

18、时间继电器之所以能够延时，是因为线圈可以通电晚一些。（X ）

19、熔断器的额定电流大于或等于熔体的额定电流。（√ ）

20、中间继电器实质上是电压继电器的一种，只是触点多少不同。（√ ）

21、分析控制电路最基本的方法是查线读图法。（√ ）

24、交流接触器通电后，如果铁芯吸合受阻，会导致线圈烧毁。（√ ）

25、低压断路器是开关电器，不具备过载、短路、失压保护。（X ）

27、热继电器的电流整定值是触点上流过的电流值。（X ）

29、正在运行的三相异步电动机突然一相断路，电动机会停下来。（X ）

30、在控制电路中，额定电压相同的线圈允许串联使用。（X ）

31、在正反转电路中，用复合按钮能够保证实现可靠联锁。（√ ）

自动控制原理第二版 冯巧玲 北航第一章习题及答案

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1

《自动控制原理》习题解答

郑州轻工业学院

电气信息工程学院

2

第一章习题及答案

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：da，cb；

（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 3 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cu的平方成正比，cu增高，炉温就上升，cu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fu。fu作为系统的反馈电压与给定电压ru进行比较，得出偏差电压eu，经电压放大器、功率放大器放大成au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fu正好等于给定电压ru。此时，0freuuu，故01auu，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cu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。

胡寿松版完整答案自动控制原理第五版课后习题答案

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自动控制原理课后答案

1 请解释下列名字术语：自动控制系统、受控对象、扰动、给定值、参考输入、反馈。

解：自动控制系统：能够实现自动控制任务的系统，由控制装置与被控对象组成；

受控对象：要求实现自动控制的机器、设备或生产过程

扰动：扰动是一种对系统的输出产生不利影响的信号。如果扰动产生在系统内部称为内扰；扰动产生在系统外部，则称为外扰。外扰是系统的输入量。

给定值：受控对象的物理量在控制系统中应保持的期望值

参考输入即为给定值。

反馈：将系统的输出量馈送到参考输入端，并与参考输入进行比较的过程。

2 请说明自动控制系统的基本组成部分。

解： 作为一个完整的控制系统，应该由如下几个部分组成：

① 被控对象： 所谓被控对象就是整个控制系统的控制对象；

② 执行部件： 根据所接收到的相关信号，使得被控对象产生相应的动作；常用的执行元件有阀、电动机、液压马达等。

③ 给定元件： 给定元件的职能就是给出与期望的被控量相对应的系统输入量（即参考量）；

④ 比较元件： 把测量元件检测到的被控量的实际值与给定元件给出的参考值进行比较，求出它们之间的偏差。常用的比较元件有差动放大器、机械差动装置和电桥等。

⑤ 测量反馈元件：该元部件的职能就是测量被控制的物理量，如果这个物理量是非电量，一般需要将其转换成为电量。常用的测量元部件有测速发电机、热电偶、各种传感器等；

⑥ 放大元件： 将比较元件给出的偏差进行放大，用来推动执行元件去控制被控对象。如电压偏差信号，可用电子管、晶体管、集成电路、晶闸管等组成的电压放大器和功率放大级加以放大。

⑦ 校正元件： 亦称补偿元件，它是结构或参数便于调整的元件，用串联或反馈的方式连接在系统中，用以改善系统的性能。常用的校正元件有电阻、电容组成的无源或有源网络，它们与原系统串联或与原系统构成一个内反馈系统。

3 请说出什么是反馈控制系统，开环控制系统和闭环控制系统各有什么优缺点？