《《自动控制原理》 胡寿松 ——自动控制习题－参考答案.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《自动控制原理》 胡寿松 ——自动控制习题－参考答案.doc（44页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第一章 绪论第二章 控制系统的数学模型2-2求下列拉氏变换（假定t 得：; 将代入上式218 悬架系统建模图为汽车在凹凸不平路面上行驶时承载系统得简化力学模型，路面的高低变化形成激励源，由此造成汽车的振动和轮胎受力。试求以为输入，分别以汽车质量垂直位移和轮胎垂直受力作为输出的传递函数。Laplace变换整理后得：2-20 如图所示为一机电控制系统，为输入电压，为输出位移。R和L分别为铁心线圈的电阻与电感。功率放大器为一理想放大器，其放大倍数为K,假定铁心线圈的反电动势为，线圈电流在质量为m的物体上产生的电磁力为。试求系统传递函数分析电回路：分析小车受力进行Laplace变换整理得2-28解一：
2、解二：第三章 控制系统的时域分析3-2假设温度计可用1/(Ts+1)传递函数描述其特性。现用该温度计测量某容器中的水温，发现经1min后才能指示出实际水温的96%，问：（1）该温度计的指示从实际水温的10%变化到90%所需的时间是多少？（2）如果给该容器加热，使容器内水温以0.1/s的速度均匀上升，当定义误差时，温度计的稳态指示误差有多大？解：得：1. 求上升10%90%所用时间，设t1为上升10%,t2为90%时间23-5某控制系统如图所示，已知K=125，试求：（1）系统阶次，类型；（2）开环传递函数，开环放大倍数；（3）闭环传递函数，闭环零、极点；（4）自然振荡频率，阻尼比，阻尼振荡频率
3、；（5）调整时间，最大超调量；（6）输入信号时，系统的输出终值,输出最大值;（7）系统的单位脉冲响应；（8）系统的单位斜坡响应；（9）静态误差系数（10）系统对输入为时的稳态误差。解：1） 2阶（传递函数分母最高阶次）， I型（积分环节个数） 2）开环传递函数；开环放大倍数3）闭环传递函数零点：无；极点：4）；5）； 6）7） 8）斜坡响应9）I型系统20）因为I型系统无法有差跟踪抛物线输入响应，故36 试画出对应于下列每一个技术要求的二阶系统极点在S平面的区域：（1）（2）（4）解：由上图的关系可知：(阴影区域代表极点分布)1）2）4）39 如下左图所示为机械振动系统，当系统受到F=10N的
4、恒力作用时，y(t)的变化如右图所示，试确定系统的值。由时域响应图知311 已知单位负反馈系统的开环传递函数为，且其单位阶跃响应为：（1）试确定之值；（2）求系统的单位脉冲响应。解：1） ， 显然 闭环特征方程的两根。2） 3-17对于如下 特征多项式D(s) 或开环传递函数G(s)H(s)的反馈控制系统，求系统稳定时K的取值范围14KK+0.550050100319 单位反馈系统的开环传递函数，试求：(1) 系统稳定的值；(2) 系统所有特征根的实部均小于1之值；(3) 有根(-1,0)时之值。解：116501920321某单位反馈系统的开环传递函数， 若系统以 的频率特性持续振荡，试确定相
5、应的和值解:120325 系统如图所示，N(s)为阶跃干扰信号，哪一个系统对于消除或减少误差更好？解：答案：（B）变换方框图得:327已知系统结构如图所示。(1) 要求系统动态性能指标， 试确定参数的值；(2) 在上述之值下计算系统作用下的稳态误差。解： 开环传递函数上述是标准二阶振荡环节，故有因为，系统是I型系统，故能有差跟踪单位斜坡输入，求取其开环放大倍数：故在单位斜坡输入下稳态误差为。329 两个单位反馈控制系统的开环传递函数如下：（1），（2）试求静态误差系数的值，并求当输入信号为时系统的稳态误差，以及系统对输入信号的稳态响应。解：（1）系统稳定总稳态输出为：第五章 控制系统的频域分析
6、52 试求下来函数的幅频特性、相频特性、实频特性和虚频特性，并画出相应Nyquist图。54某单位负反馈系统的开环传递函数，当输入时，试求系统的稳态输出和稳态误差；若时，求系统的稳态输出。57 下面的各传递函数能否在下图中找到相应的Nyquist曲线？5-8 试画出下列传递函数的Bode图(2) Matlab 命令z=; p=-2, -10; k=200;G=zpk(z,p,k);Bode(G);Grid on;59传递函数是否为最小相位的？511513 已知系统开环频率特性的Nyquist图如下所示，试判断闭环系统的稳定性。514 517已知Bode图中对数幅频渐近线的形状与相应的分贝值以及
7、频率值，试确定开环增益K值。518对于下图的最小相位系统，试写出其传递函数，并绘制出相应的对数相频特性的大致图形。第六章 控制系统的综合与校正63如图所示，实线分别为两个最小相位系统的开环对数幅频特性曲线，采用串联校正后，曲线由实线变为虚线。请说明分别采用何种校正方法系统性能有何改进？65摄单位负反馈系统的开环传递函数为，现有如图所示的寺中串联校正装置，均为最小相位系统，试问：（1） 若要是系统的稳态误差不变，而减小超调量，加快系统的动态响应速度，应选取哪种校正装置？为什么？系统的相角裕度最大可能增加多少？（2） 若要减少系统的稳态误差，并保持系统的朝雕梁和动态响应速度不变，应选取哪种校正装置
8、？为什么？系统的稳态误差能减小多少？67 设单位反馈系统的开环传递函数为，试采用超前校正装置，使系统满足68设单位反馈系统的开环传递函数为，试采用滞后校正装置，使系统满足：1）系统开环增益；2）。69610 已知某一控制系统如图所示，其中为PID控制器，它的传递函数为，要求校正后系统的闭环极点为，100，试确定PID控制的参数。612 设复合控制系统如图所示。图中，为前馈装置传递函数，为测速发电机及分压器的传递函数；，。试确定，使系统输出两完全不受扰动的影响，且单位阶跃响应最大超调量，峰值时间。第八章 计算机采样控制系统 86 如图所示，系统的采样周期为T=1s（1）试分析采样系统的稳定性；（2）在输入信号为时的稳态 误差。87检验下列特征方程的所有根是否在单位圆以内。（1）（2）88 如图所示，系统的采样周期并在被控对象之前加入零阶保持器，试求此时系统稳定的临界增益值。