自动控制原理(第三版)答案华南理工出版社彭康拥陈来好专题培训课件
自动控制原理第三版第一章课后习题
习题1-1 根据图1-15所示的电动机速度控制系统工作原理图，完成：(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。
图1-15速度控制系统原理图1-2图1-16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。
图1-16 仓库大门自动开闭控制系统1-3图1-17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。
图1-17 炉温自动控制系统原理图1-4 图1-18是控制导弹发射架方位的电位器式随动系统原理图。
图中电位器1P 、2P 并联后跨接到同一电源0E 的两端，其滑臂分别与输入轴和输出轴相联结，组成方位角的给定元件和测量反馈元件。
输入轴由手轮操纵；输出轴则由直流电动机经减速后带动，电动机采用电枢控制的方式工作。
试分析系统的工作原理，指出系统的被控对象、被控量和给定量，画出系统的方框图。
图1-18 导弹发射架方位角控制系统原理图1-5 采用离心调速器的蒸汽机转速控制系统如图1-19所示。
其工作原理是：蒸汽机在带动负载转动的同时，通过圆锥齿轮带动一对飞锤作水平旋转。
飞锤通过铰链可带动套筒上下滑动，套筒内装有平衡弹簧，套筒上下滑动时可拨动杠杆，杠杆另一端通过连杆调节供汽阀门的开度。
在蒸汽机正常运行时，飞锤旋转所产生的离心力与弹簧的反弹力相平衡，套筒保持某个高度，使阀门处于一个平衡位置。
如果由于负载增大使蒸汽机转速ω下降，则飞锤因离心力减小而使套筒向下滑动，并通过杠杆增大供汽阀门的开度，从而使蒸汽机的转速回升。
同理，如果由于负载减小使蒸汽机的转速ω增加，则飞锤因离心力增加而使套筒上滑，并通过杠杆减小供汽阀门的开度，迫使蒸汽机转速回落。
这样，离心调速器就能自动地抵制负载变化对转速的影响，使蒸汽机的转速ω保持在某个期望值附近。
指出系统中的被控对象、被控量和给定量，画出系统的方框图。
1-6 摄像机角位置自动跟踪系统如图1-20所示。
自动控制原理 习题答案分析第三章 华南理工版
100% 16.3%
3 1 1 1.5秒 , ts 或 ln 1.57秒 2 ςωn ςωn Δ 1 ς
自动控制原理习题分析第三章3-11(1)
已知单位反馈系统的闭 环传递函数 : 7.6(s 2.1) Φ(s) .试估算σ%和t s 2 (s 8)(s 2)(s s 1)
已 知 随 动 系 统 如 图 .当 8时 , 求 : K 试 (1)系 统 的 特 征 参 量和 ω ; ς n (2)系 统 的 动 态 性 能 标 σ %和 t . 指 s
自动控制原理习题分析第三章3-8
8 G( s ) ; s(0.5s 1)
2 G(s) 8 16 ωn Φ(s) 2 2 2 1 G(s) s(0.5s 1) 8 s 2s 16 s 2ςωns ωn 2 ωn 16 ωn 4;2ςωn 2 ςωn 1,ς 0.25;
3-3 判断使系统稳定的K的范围：放大系数可否为复数？ 3-11(2) 过阻尼系统，求ts（用欠阻尼公式？） 3-11（1） 主导极点分析（偶极子，模比(wn)>5） 计算ts的时候，需指明Δ 是5%还是2% 3-14 计算稳态误差 3-17 计算复合控制
自动控制原理习题分析第三章3-1(1)
已知单位反馈系统的开 传递函数, 环 试用劳思判据判断系统 稳定性. 的 50 G(s) ; s(s 1)(s 5)
ς 0.5 0.0163888 0.0211111 ;式 中: ωn 1 s8 s2
自动控制原理习题分析第三章3-11(1)
c(t) 0.9975(1 1.1547e0 . 5 t sin(0.866t 60)) 0.1139392e
自动控制理论第三版课后答案
《自动控制理论 第2版》习题参考答案第二章2-1 (a)()()1121211212212122112+++⋅+=+++=CS R R R R CS R R R R R R CS R R R CS R R s U s U(b)()()1)(12221112212121++++=s C R C R C R s C C R R s U s U 2-2 (a)()()RCs RCs s U s U 112+= (b) ()()141112+⋅-=Cs R R R s U s U (c) ()()⎪⎭⎫⎝⎛+-=141112Cs R R R s U s U 2-3 设激磁磁通ff i K =φ恒定()()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡++++=Θφφπφm e a a a a m a C C f R s J R f L Js L s C s U s 26022-4()()()φφφπφm A m e a a a a m A C K s C C f R i s J R f L i Js iL C K s R s C +⎪⎭⎫⎝⎛++++=260232-5 ()2.0084.01019.23-=⨯--d du i2-8 (a)()()()()3113211G H G G G G s R s C +++=(b)()()()()()31243212143211H G H G G G H G G G G G G s R s C +++++=2-9 框图化简中间结果如图A-2-1所示。
0.7C(s)++_R(s)113.02++s s s22.116.0+Ks+图A-2-1 题2-9框图化简中间结果()()()()52.042.018.17.09.042.07.023++++++=s k s k s s s R s C2-10()()4232121123211G H G G H G G H G G G G s R s C ++-+=2-11 系统信号流程图如图A-2-2所示。
自动控制原理第三版
自动控制原理第三版自动控制原理是现代工程技术中的重要基础学科，它研究自动控制系统的基本原理和方法，是控制科学与工程技术的基础。
自动控制原理第三版是对自动控制原理的系统性总结和深入探讨，本文将从控制系统的基本概念、数学模型、控制器设计、稳定性分析等方面展开阐述。
首先，控制系统是由被控对象、控制器和执行器组成的，它通过对被控对象的测量和反馈来实现对被控对象的控制。
被控对象可以是机械系统、电气系统、化工系统等，控制器则根据被控对象的特性设计，执行器则负责将控制器输出的信号转化为控制对象的控制量。
控制系统的数学模型是对控制系统的动态特性进行描述的数学方程，它可以通过传递函数、状态空间等形式进行描述，是控制系统分析与设计的基础。
其次，控制器设计是控制系统的关键环节，它的设计要求能够满足控制系统对被控对象的控制要求。
常见的控制器包括比例-积分-微分（PID）控制器、模糊控制器、神经网络控制器等，它们都有各自的特点和适用范围。
稳定性分析是对控制系统稳定性进行研究的过程，它通过对控制系统的特征方程进行分析，判断控制系统在不同工况下的稳定性。
最后，自动控制原理第三版还介绍了现代控制理论中的一些新进展，如鲁棒控制、自适应控制、模糊控制等，这些新的理论和方法为控制系统的分析与设计提供了新的思路和工具。
同时，本书还介绍了一些实际控制系统的应用案例，如飞行器控制系统、机器人控制系统、工业控制系统等，这些案例可以帮助读者更好地理解控制系统的应用与实践。
总之，自动控制原理第三版是对自动控制原理的系统性总结和深入探讨，它涵盖了控制系统的基本概念、数学模型、控制器设计、稳定性分析等方面的内容，同时还介绍了现代控制理论中的一些新进展和实际控制系统的应用案例，是一本理论与实践相结合的优秀教材。
希望本书能够对读者在自动控制原理的学习与研究中起到一定的帮助和指导。
自动控制原理第三章ppt课件
.
1
第三章 线性系统的时域分析法
线性系统的时域分析法
引言 一阶系统时域分析 二阶系统时域分析 线性系统的稳定性分析 线性系统的稳态误差计算
.
3
自动控制系统好？差? 系统分析
典型的输入信号
时域分 析
复域分 单位析脉冲 频阶域跃分
斜析坡 正余弦
时域性能指标
稳态性能 指标
稳定性
动态性能 指标
2
0
1.8 0.4
0.1
1.6 0.5
0.2
1.4 0.6
0.3
1.2 0.7
1 0.8
0.8
0.6 0.4 0.2
0 0
0.9 1.0 1.5
246
阻尼比越小，超调量越大，上升时间越短。
2
nt
8 10 12
阻尼比取0.40.8时，超调 量适宜，调节
时间短
可以看出：随着 的增加，c(t)将从无衰减的周期运动变为有
能
指
标
稳态性能指标
1.动态性能指标
通常在阶跃函数作用下，测定或计算系统的动态性能。
一般认为，阶跃输入对系统来说是最严峻的工作状态。 如果系统在阶跃函数作用下的动态性能满足要求，那 么系统在其他形式的函数作用下，其动态性能也是令 人满意的。
描述稳定的系统在单位阶跃函数下，动态过程 随时间t的变化状况的指标，称为动态性能指标。
评价系统的阻尼程度。（稳）
稳定性能指标和抗干扰能力。越小， 系统精度越高。（准）
§3.3 典型一阶系统时域分析
一、典型一阶系统的数学模型 以一阶微分方程为运动方程的系 统 (s)C(s) 1 R(s) TS1
②
ui
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，表示系统的精度越高，准确性越好。
当准确性与快速性有矛盾时，应兼顾这两方面的要求。
自动控制原理第三版
自动控制原理第三版自动控制原理（第三版）第一章引论本章简要介绍了自动控制的基本概念和发展历程，并对自动控制系统的组成和基本原理进行了概述。
通过对自动控制领域的引言，为后续章节的学习提供了基础。
第二章数学模型的建立与分析本章详细介绍了建立自动控制系统数学模型的方法和技巧。
包括对连续和离散系统的建模过程，以及常见系统的数学描述方法。
此外，还对模型的稳定性和性能进行了分析，为后续章节中的控制器设计提供了理论基础。
第三章传递函数本章主要讨论了连续系统的传递函数表示方法，并介绍了常见的传递函数运算技巧。
通过对传递函数的深入研究，为后续章节中的控制器设计和分析提供了工具和方法。
第四章控制系统的时域分析方法本章介绍了控制系统在时域分析中应用的方法和技巧。
包括对单位阶跃响应和单位冲激响应的分析，以及通过阶跃响应法进行系统参数估计的方法。
通过对时域分析的深入学习，可以更好地理解和分析控制系统的动态响应。
第五章控制系统的频域分析方法本章主要介绍了控制系统在频域分析中的应用。
包括对频率响应曲线和波特图的分析，以及使用频域方法进行系统性能评估和控制器设计的技巧。
通过对频域分析的学习，可以更好地理解和优化控制系统的频率特性。
第六章控制系统的稳定性分析本章详细介绍了控制系统的稳定性分析方法和技巧。
包括对闭环系统的稳定性判据和稳定性分析方法的讲解，以及通过根轨迹法和Nyquist稳定性判据进行系统稳定性分析的实例。
通过对稳定性分析方法的学习，可以更好地评估和改善控制系统的稳定性。
第七章比例控制本章主要介绍了比例控制的原理和应用。
包括对比例控制器的基本结构和工作原理的解释，以及比例控制的优缺点和应用领域的说明。
通过对比例控制的学习，可以更好地理解和应用控制系统中的比例控制器。
第八章积分控制本章详细介绍了积分控制的原理和应用。
包括对积分控制器的结构和工作原理进行了解释，以及积分控制的优缺点和应用案例的讲解。
通过对积分控制的学习，可以更好地理解和应用控制系统中的积分控制器。
朱明zhubob自动控制原理-习题答案分析第三章-华南理工版
朱明工作室 zhubob
特征方程系数均为正数 ,满足系统稳定必要条件 ;列劳思表: s s s
5 4 3
s2 s1 s0
3 9 6 16 10 6 6 9 6 1 10 10 6 10 6 ( 6) 10 12 0 10 10
授人以鱼不如授人以渔
朱明工作室 zhubob
朱明工作室 zhubob
自动控制原理习题分析第三章3-1(4)
G(s) Φ(s) 1 G(s) 4 3 s (s 2)(s 3) 4 1 3 s (s 2)(s 3) 4 3 s (s 2)(s 3) 4 4 5 s 5s4 6s3 4 特征方程 s5 5s4 6s3 4 0 缺s2 项,s1项, 系统不稳定.
已知单位反馈系统的开环传递函数, 试用劳思判据判断系统的稳定性. G(s) 4 s3(s 2)(s 3)
若要求右半s平面闭环 极点数, 则列 1 6 0 s5 5 0 4 s4 6 4/5 0 s3 劳思表: 2 4/6 4 s 0 s1 184/ 5 4 s0 首列元素反号两次ห้องสมุดไป่ตู้ 故右半s平面
首列元素反号两次, 系统不稳定, 有两个右半平面特征根 .
授人以鱼不如授人以渔
自动控制原理习题分析第三章3-2(4)
已知系统特征方程, 用劳思判据 判定系统稳定性.若系 统不稳定, 指出右半s平面特征根 的数目. s 3s s 2s 10 0
5 4 3
朱明工作室 zhubob
自动控制原理习题分析第三章3-1(1)
已知单位反馈系统的开环传递函数, 试用劳思判据判断系统的稳定性. 50 G(s) ; s(s 1)(s 5)
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
自动控制原理第二章习题分析2-3
在主通路上按信号传递关 系和方向列出输入输出以 及最主要的考察对象 优先考虑最主要的计算关 系
自动控制原理第二章习题分析2-4
Cs Rs
1
k3 s
s
k1k2
k3 s
k4 Ts1
Tks4 1k5
s
k1k2
k3 s
自动控制原理第二章习题分析2-8(a)
U o(s) U i(s)
G1 1
G2 G2
G 3G 4
1 G 3G 4H 2 G 3G 4
1 G 3G 4H 2
H1 G4
1
G1 1
G2 G2
G 3G 4
1 G 3G 4H 2 G 3G 4
1 G 3G 4H 2
H1 G4
1
G 3G 4H 2
自动控制原理第二章习题分析
( c ) .2ZR2 // C12s,Z1 R1
G
(
s)
Uo (s) Ui(s)
Z2 Z1
R2 R1
(
1 R2C2s1
)
(d ) Z i R1
Zo
R3
R 5
R 2
//
1 C 1s
//
1 C2
s
R 4
k4 Ts1
Ts2
k2k3k4sk1k2k3k4 k2k3k4 1sk1k2k3k4
k3k4k5
自动控制原理第二章习题分析2-5
2
5:e
c eω , u
u
u
u
ua R1 R2
R 1 ,u a
c eω i a(R a
R3)
u
i a R 3 ,i a
X 0( s ) Xi( s )
(
f1
f1s k1 f2习题分析2-2(b)
2 2(b)
m
d
2 y t
dt 2
kz
t
f
dz
t
dt
z t y t x t
ms 2Y s KZ s fsZ s
0
u
R
c eω a R3
R3
ceR 3 ω; U(s) R a R 3 Ω(s)
ceR 3 Ra R3
ceR1 R1 R2
自动控制原理第二章习题分析2-7
s Ua s
1
Ra
Ra
1
La
s
Cm
1
La
s
Cm
1
Js
1 Js
Ce
JLa s 2
Cm JRas CmCe
u a c eω Ra R3
u
ua R1 R2
R1
ua Ra
c eω R3
R
3
ua R1 R2
R1
ua Ra R3
R3
c eω Ra R3
R3
当满足R
1R a
R 2R 3时,即
R1 R2
R3 Ra
时
: ua R1 R2
R1
ua Ra R3
R1
) )
H1 G3
G
4
1
G
2H1
G 1G 2G 3 G 1G 2H 1
G 2G 3H
2
自动控制原理第二章习题分析2-9(1)
自动控制原理第二章习题分析2-9(1)
令1(Ns)N2(
G1
G2
s)0则 , CRR((ss))111GGG111HH1111GGG222HH22
1
s Ua s
1
Ra
Js
1
La
s
Cm
1 Js
Ce
JLa s 2
Las Ra JRas CmCe
扰动输入前为负号
自动控制原理第二章习题分析2-8(a)
方法1 : G4前分支点C后移至 D点 方法2 : 综合点A后移至G2后 面, 然后与综合点B互换; 方法3 : 综合点B前移至G2前 面, 然后与综合点A互换; 方法4 : 套用公式(2 82)。
U U o r Z Z o r R 1 C2L R 1 s R L 2 C s R L 2s R 1 R 2 U U c r U U o cU U o r L R 2 R s 2 U U o r R 1 C 2 L R 1 R 2 C R s 2 L s R 1 R 2
U
i s
U
o s
R5
R2
//
1 C 1s
//
1 C 2s
R4
Zi
Zo
R5
R2
//
1 C 1s
U U
o i
s s
Zo Zi
R 5
R5
R2
//
1 C 1s
R2
//
1 C 1s
//
1 C 2s
R 4
自动控制原理第二章习题分析
2 2(a)
f1(
d xi dt
dxo dt
)
k1( xi
xo ) f2
dxo dt
k2xo
f1
d xi dt
k1xi
( f1
f2
)
dxo dt
(k1
k2)xo
(f1s k1)Xi(s)[(f1 f2 )s (k1 k2 )]Xo(s)
G3
G4 1G4H4
G3
G4 1G4H4
H0
(
1G1H1)
G1G2G3G4 (1G2H2) (1G4H4)G1G2G3G4H0
自动控制原理第二章习题分析2-9(2)
自动控制原理第二章习题分析2-9(2)
令 R (sN2( ) s)0则 , CNN1((1 ss ))11GG122HG2G2G 2H321G3GG144HG4G44HH041GG11H1
G 1G 2 G 3 G 4 G 2G 3H1
G 1G 2 G 3 G 4
自动控制原理第二章习题分析2-8(b)
自动控制原理第二章习题分析2-8(b)
C(s) R(s)
G
4
1
G1 G1
1 1
G G
2G 2G
G2G
3(H 2 G2G
3(H 2
3
3
H 1/G H 1/G
3 3
Z s Y s X s
G s
Z X
s s
ms
ms 2 2 fs
k
自动控制原理第二章习题分析2-3
ZoC 1/s /L sR 2LC L 2 R ss R 2C 2 1 s
Z r R 1 Z oR 1 L2 C L R 1 s R 2 C 2 C R 2 s C L s 1 s s R 1 R 2