自控主观题作业
自动控制原理大作业,DOC
自动控制原理大作业,D O C(总8页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除恒温箱自动控制系统的分析与实现（北京通大学机械与电子控制工程学院，北京 100044）摘要：本文的主要内容是对恒温箱自动控制系统结构图进行分析，画出结构框图，算出传递函数。
在对恒温箱自动控制系统仿真的基础上，在控制器选择，执行机构选型，对象的建模与时域和频域分析等方面进行全面、综合的分析，并对其进行频域校正，针对系统存在的问题找到合适的解决办法，构建校正网络电路，从而使得系统能够满足要求的性能指标。
关键词：增益系统传递函数频域分析频域校正Constant temperature box automatic control system analysis andImplementationZhang Xinjie,Jia Chengcheng,Xian Zhuo,Zhou Jing,Shi Zhen (School of Mechanical, Electronic and Control engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044，China)Abstract：The system is mainly to solve the problem of constant temperature box automatic control system structure diagram analysis, draw the structure diagram, calculate the transfer function. In the constant temperature box automatic control system based on the simulation, in the controller, actuator selection, object modeling and analysis of time domain and frequency domain and other aspects of a comprehensive, integrated analysis, and carries on the frequency domain correction system, aiming at the existing problems to find a suitable solution, constructing a calibration network circuit, thereby enabling the system to to meet the requirements of performance index.Key words: gain transfer function of the system frequency domain analysis frequency domain correction1 工作原理及性能要求恒温箱自动控制系统的工作原理图如图1所示。
自动控制原理大作业
自动控制（automatic control）是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，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。
自动控制是相对人工控制概念而言的。
自动控制原理：自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，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。
相关简介：自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。
它的发展初期，是以反馈理论为基础的自动调节原理，主要用于工业控制。
二战期间为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪、火炮定位系统、雷达跟踪系统以及其他基于反馈原理的军用设备，进一步促进并完善了自动控制理论的发展。
应时而生：20世纪60年代初期，随着现代应用数学新成果的推出和电子计算机的应用，为适应宇航技术的发展，自动控制理论跨入了一个新的阶段——现代控制理论。
它主要研究具有高性能、高精度的多变量变参数的最优控制问题，主要采用的方法是以状态为基础的状态空间法。
目前，自动控制理论还在继续发展，正向以控制论、信息论、仿生学、人工智能为基础的智能控制理论深入。
自动控制系统为了实现各种复杂的控制任务，首先要将被控制对象和控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机的整体，这就是自动控制系统。
在自动控制系统中，被控对象的输出量即被控量是要求严格加以控制的物理量，它可以要求保持为某一恒定值，例如温度、压力或飞行轨迹等；而控制装置则是对被控对象施加控制作用的相关机构的总体，它可以采用不同的原理和方式对被控对象进行控制，但最基本的一种是基于反馈控制原理的反馈控制系统。
反馈控制系统在反馈控制系统中，控制装置对被控装置施加的控制作用，是取自被控量的反馈信息，用来不断修正被控量和控制量之间的偏差从而实现对被控量进行控制的任务，这就是反馈控制的原理。
下面是一个标准的反馈模型：开方：公式：X(n+1）=Xn+（A/Xn^2-Xn）1/3设A=5，开3次方5介于1^3至2^3之间（1的3次方=1，2的3次方=8）X_0可以取1.1，1.2，1.3，1.4，1.5，1.6，1.7，1.8，1.9，2.0都可以。
“博学”计算机测评系统《自控力》考试题库(含答案)
“博学”计算机测评系统《自控力》考试题库（含答案）一、单选题1.本书的观点认为：你会在每一章中看到两类作业，它们会帮你成为自控力科学家。
第一类作业笔者称为（）。
A、深入剖析B、意志力实验C、发现自我D、认识自我参考答案：A2.（）只是是人性的一部分，不能说明自己永远不会成功。
A、幸福B、挫折C、痛苦D、荣誉参考答案：B3.乐观给我们动力，少许的悲观能帮主我们走向（）。
A、失败B、成功C、堕落D、绝望参考答案：B4.《自控力》这本书的作者的经纪人是（）。
A、大卫.德斯丹诺B、韦格纳C、马克·罗森D、特德·温斯坦参考答案：D5.睡眠不足会影响向身体和大脑吸收（）。
A、食物B、葡萄糖C、麦芽糖D、肝糖原参考答案：B6.心理学家罗伯特·德沃夏克和南达科他大学研究员X.T.王认为，现代人的大脑可能仍把（）含量作为资源稀缺或资源充足的标志。
A、葡萄糖B、血糖C、氧气D、红细胞参考答案：B7.大脑中一个受刺激会产生强烈快感的区域，科学家詹姆斯·奥尔兹和彼得·米尔纳将它称为大脑的（）。
A、神经中枢B、交通枢纽C、快感中心D、协调中心参考答案：C8.本书的观点是：从压力和自控力中恢复的最佳途径是（）。
A、放弃B、紧张C、放松D、忍耐参考答案：C9.大脑会把未来的自己当成别人，这种习惯对（）影响极大。
A、意志力B、控制力C、自控力D、想象力参考答案：C10.如果我们感觉和（）的自己毫无关联，就会忽略自己行为的后果。
A、过去B、现在C、即时D、未来参考答案：D11.人们往往会用（）去猜测别人的目的可以让我们预测别人的行为，避免社会灾难。
A、本能B、社会脑C、直觉D、以上均不是参考答案：B12.本书的观点是：就像通过锻炼能增加肌肉一样，通过一定的训练，大脑中某些区域的密度会（），会聚集更多的灰质。
A、变大B、变小C、不变D、变少参考答案：A13.只要使你放纵的东西和使你觉得品德高尚的的东西同时出现，就会产生（）。
自动控制大作业
自动控制大作业(总28页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--自动控制原理课程大作业班级：1302011成员：刘罡潘仕林赵奇2014 年《自动控制技术》课程大作业一、课程习题1．带飞球式调节器的瓦特蒸汽机是近代工业革命兴起的标志，同样也是一个典型的反馈控制系统，请画出该系统的组成框图，并注明下列器件的位置，并说明与每个信号相关的装置。
受控过程过程要求的输出信号传感器执行机构执行机构的输出信号调节器调节器输出信号参考信号误差信号图瓦特离心式调速器示意图解：受控过程蒸汽机运行过程要求的输出信号转速传感器履带执行机构蒸汽阀执行机构的输出信号蒸汽推力调节器调速器调节器输出信号调速器转速参考信号规定转速误差信号转速偏差2.倒立摆控制系统是一个典型的非线性、强耦合、多变量和不稳定系统。
倒立摆的控制问题就是给连接摆杆的小车施加控制力，使摆杆尽快的达到一个平衡位置，并且保证不出现过大的振荡。
当摆杆到达期望的平衡位置后，系统能克服随机扰动保持在平衡点。
如图 2 所示是一个简单的一阶倒立摆系统，这里忽略空气阻力和各种次要的摩擦力，将倒立摆系统看做是一个由小车和均匀刚性杆组成的系统。
假设系统初始状态时，摆杆垂直于小车处于平衡状态，此时摆杆受到冲激信号作用产生一个微小的偏移。
建立此时系统的控制系统数学模型。
图小车-单摆系统示意图解：1. 一阶倒立摆的微分方程模型对一阶倒立摆系统中的小车和摆杆进行受力分析，其中，N 和 P 为小车与摆杆相互作用力的水平和垂直方向的分量。
图1-2 小车及摆杆受力图分析小车水平方向所受的合力，可以得到以下方程：传感器控制器执行机构对象R C（1-1）由摆杆水平方向的受力进行分析可以得到下面等式：（1-2）即：（1-3）把这个等式代入式(1-1)中，就得到系统的第一个运动方程：（1-4）为了推出系统的第二个运动方程，我们对摆杆垂直方向上的合力进行分析，可以得到下面方程：（1-5）即：（1-6）力矩平衡方程如下：（1-7）由于所以等式前面有负号。
《自动控制理论》作业集参考答案(专本科函授)第一部分.
此为第一部分如合适，请再下第二部分1-6解 控制系统的任务是使摄像机自动跟踪光点显示器指示的方向。
当摄像机方向角与光点显示器指示的方向一致时，12θθ=，自整角机输出0=e ，交流放大器输出电压0=u ，电动机静止，摄像机保持原来的协调方向。
当光点显示器转过一个角度，12θθ≠时，自整角机输出与失谐角21θθθ-=∆成比例的电压信号（其大小、极性反映了失谐角的幅值和方向），经电位器后变成e ，经放大器放大后驱动伺服电动机旋转，并通过减速器带动摄像机跟踪光点显示器的指向，使偏差减小，直到摄像机与光点显示器指向重新达到一致时为止。
测速发电机测量电动机转速，进行速度反馈，用以改善系统性能。
系统中，摄像机是被控对象，摄像机的方向角2θ是被控量，给定量是光点显示器指示的方向角1θ。
系统方框图如图解1-6所示。
参 考 答 案第一章1-1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。
1-3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。
自动控制理论综合设计大作业
实训报告实习（实训）名称：自动控制理论综合设计学院：电气工程学院专业、班级：指导教师：报告人：学号：时间： 2019年7月13日-2019年6月17实训报告题目：二阶线性系统动态性能改善一、目的1.熟悉二阶模拟系统的组成；2.研究系统结构参数与动态性能的关系；3.研究系统动态性能改善的方法。
二、使用仪器及软件1. ACES 自动控制综合实验台2. 计算机3.MATLAB 软件三、内容二阶线性系统模拟电路如下图图1所示，研究速度反馈对系统性能的改善。
图 1二阶线性系统模拟电路四、要求1.根据系统模拟电路，推导出系统传递函数，计算系统动态性能指标；2.为了改变系统动态性能，引入速度反馈，试设计出模拟电路，并进行理论计算；3.利用 MATLAB 建立仿真模型，进行系统分析；4.在 ACES 自动控制综合实验台上完成实际系统搭建，调试；5.写出设计过程及结果，并总结；6.心得体会。
五、理论计算过程一．二阶系统--原系统1.系统传递函数①比例环节该比例环节的传递函数为KRRsRsCsG===131)()()(。
②惯性环节该惯性环节的传递函数：11)()()(26256+=+==s C R Ts K s R s C s G RR . ③积分环节该积分环节的传递函数：sC R T R s C s G 1431s 1)s ()()(===. ④二阶线性系统传递函数因为6531R R R R ===,所以比例环节增益等于惯性环节增益，即121===K K K .由上述可知惯性时间常数261C R T =，积分时间常数142C R T =. 故该二阶系统的传递函数.s s s s )1(s K )()()()(21642621642112111211212321C C R R C R C C R R T T K T T T KK s T T s G s G s G s G ++=++=++==最终得055s 50s)(2++=s G 。
自控作业解答
第一章1-2 自动控制系统的主要特征是什么？答：（1）在结构上，系统必须具有反馈装置，并按负反馈的原则组成系统。
采用负反馈的目的是求得偏差信号。
（2）由偏差产生控制作用。
（3）控制的目的是力图减小或消除偏差，使被控量尽量接近期望值。
1-3 自动控制系统一般由哪些环节组成？它们在控制过程中负担什么功能？答：一个完善的控制系统通常由测量反馈元件、比较元件、放大元件、校正元件、执行元件及被控对象等基本环节组成。
各元件的功能如下： （1） 测量反馈元件——用以测量被控量并将其转换成合输入量同一物理量后，再反馈到输入端以作比较。
（2） 比较元件——用来比较输入信号与反馈信号，并产生反应二者差值的偏差信号。
（3） 放大元件——将微弱的信号作线性放大。
（4） 校正元件——根据偏差信号的性质执行相应的控制作用，以便使被控量按期望值变化。
（5）被控对象——通常指生产过程中需要进行控制的工作机械或生产过程。
1-7 试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点。
答：（1）只存在输入量对输出量的单向控制作用，输出量与输入量之间不存在反馈回路，这样的系统称为开环控制系统。
其优点：结构简单、造价低。
缺点：控制精度低，没有抵抗外部干扰的能力。
（2）通过反馈通道使系统构成闭环，并按偏差的性质产生控制作用，以求减小或消除偏差的控制系统称为闭环控制系统。
其优点：尤其采用的负反馈回路，系统对外部或内部干扰不甚敏感，故可采用不太精密的元件构成较为精密的控制系统（即具有较强的抗干扰能力，控制精度高）。
缺点：由于采用反馈装置，导致设备增多，线路复杂。
若参数配合不当，可能导致系统不稳定。
第二章2-1 求如图所示RC 电路和运算放大器的传递函数。
（提示：一定要学会一个画电路的软件和电路仿真软件！！！） 解：（b ）1112222121221212121,1()()(1)()()O I Z R C s Z R C sU s Z U s Z Z C R C s R R C C s C C =+=+=++=+++（c ）2221122222122211221.,110(())()0()/()1O I O I R C s R Z R Z R C s R C sU s U s Z Z U s Z R R U s Z R C s ===++---=∴==+2-4 解：将系统微分方程组进行初始条件为0的拉普拉斯变换得：111211211322322435435534()()() ()()()()()() ()()()()() ()()()()() ()()()()(x t r t c t X s R s C s dx t x t k x t X s s k X s dtx t k x t X s k X s x t x t k c t X s X s k C s dx t k x t dt ττ=-⇒=-=+⇒=+=⇒==-⇒=-=3544455) ()()()()() ()()1kX s X s sk dc t T c t k x t C s X s dt Ts ⇒=+=⇒=+ 根据上述方程组，画系统动态结构图如下：系统传递函数为：234122341234345()()()(1)k k k s k C sR s Ts k k k s k k k k k k k ττ+=++++2-8 结构图如图所示，利用等效变换求传递函数()/()C s R s 。
自动控制作业习题答案
1-6 下图是水位控制系统的示意图，图中1Q ,2Q 分别为进水流量和出水流量。
控制的目的是保持水位为一定的高度。
试说明该系统的工作原理并画出其方框图。
【解】：当输入流量与输出流量相等时，水位的测量值和给定值相等，系统处于相对平衡状态，电动机无输出，阀门位置不变。
当输出流量增加时，系统水位下降，通过浮子检测后带动电位器抽头移动，电动机获得一个正电压，通过齿轮减速器传递，使阀门打开，从而增加入水流量使水位上升，当水位回到给定值时，电动机的输入电压又会回到零，系统重新达到平衡状态。
反之易然。
水位给定值电位计电动机、齿轮阀门水箱浮子2Q 1Q 水位hh2-1试建立下图所示各系统的微分方程并说明这些微分方程之间有什么特点，其中电压)(t u r 和位移)(t x r 为输入量；电压)(t u c 和位移)(t x c 为输出量；1,k k 和2k 为弹簧弹性系数；f 为阻尼系数。
【解】：)(a 方法一：设回路电流为i ，根据克希霍夫定律，可写出下列方程组：⎪⎩⎪⎨⎧=+=⎰i R u u dt i C u c c r 1 削去中间变量，整理得：dtduRC u dt du RCr c c =+（a ）方法二：r c c r c u RC u u RC RCs RCsCsR R s U s U &&=+⇒+=+=11)()()(b 由于无质量，各受力点任何时刻均满足∑=0F ， 则有：cc r kx x x f =-)(&&r c c x kf x x k f &&=+⇒)(c ()rr c c r c u u C R u u C R R Cs R R Cs R CsR R Cs R s U s U +=++⇒+++=+++=&&221212212)(1111)()()(d 设阻尼器输入位移为a x ，根据牛顿运动定律，可写出该系统运动方程rr c c a a ca r c r x x k fx x f k k k k x f x x k x x k x x k +=++⇒⎩⎨⎧=--=-&&&22121221)()()(结论：)(a 、)(b 互为相似系统，)(c 、)(d 互为相似系统。
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一、已知系统的状态方程为+++++=5432s s 3s 9s 16s 100，试用劳斯判据判定系统的稳定性。
若系统不稳定，指出在s 平面右半部的特征根的数目。
二、已知随动系统如下图所示，当K=8时，试求： （1） 系统的特征参量n ςω和 （2） 系统的动态性能指标%s σ和t （3） 在单位斜坡输入下的稳态误差e ss
三、求图示控制系统的传递函数
()
()
Y s R s 。
四、设系统开环幅相频率特性如图（a ）、（b ）所示，其中，其开环传递函数在
右半s
平面的极点数为P ，系统型别为v ，试根据奈氏判据判定各系统的闭环稳定性，若系统闭环不稳定，确定其右半s 平面的闭环极点数。
（a ）0=P ，0=v ；
（b ）0=P ，1=v 。
（a ） (b)
五、已知最小相位系统开环对数频率特性(渐近线)如图所示。
（1）写出开环传递函数；
（2）根据相角裕度判断系统的稳定性。
一、
答：
特征方程系数均为正数，满足系统稳定必要条件； 列劳斯表：
-=--=-⨯-⨯=-⨯--⨯=5432
10
1316
s 1910s 396161060s 6961
1010s 6
106(6)10
s 12010s
10
首列元素反号两次，∴系统不稳定，有两个右半平面特征根。
二、 答：
8
();
(0.51)
ςςςς%100%44.4%
ςςG s s s t ςπσ-=
+====+++++++=⇒==⇒==⨯=≈
==≈
==秒2n 22
2
n n 2n n n n s n
s n ωG(s)816
Φ(s)1G(s)s(0.5s 1)8s 2s 16s 2ωs ωω16ω4;2ω2ω1,0.25;
=e
3
3.(Δ0.05)ω11或t ln 3.028秒.(Δ0.05)
ω
四、
答:
（a ）不稳定，2个右半平面闭环极点； （b ）稳定。