自动控制元件离线作业答案
浙大远程自动控制元件离线作业答案
浙江大学远程教育学院《自动控制元件》课程作业答案第一章习题1－1由负载总转矩决定习题1－2稳态电磁转矩、控制电流（电枢电流）不变；转速升高。
习题1－380.5 mN ·m习题1－6电枢电流减少；电磁转矩减少；转速升高。
第二章习题2－4空载输出电压 53 V ；输出电流 0.01667 A第三章习题3－82－2通电，步距角 1.5º；2－3通电，步距角 0.75º习题3－10步距角 1.8º/0.9º单双八拍运行时，起动转矩为 0.1N ·m ；步距角 0.9º双四拍运行时，起动转矩为 0.1N ·m ；步距角 1.8º单四拍运行时，起动转矩为 0.0707N ·m ；步距角 1.8º第四章习题4－6cos sin sin s c x y s x y U U U U U U co θθθθ=+=-+习题4－8（1）21θθ= （2）5γ=-，负号表示逆时针。
第五章习题5－421θθθ=-，若21θθ-大于0，顺时针转；21θθ-小于0，逆时针转；21θθ-等于0，不转。
习题5－6（1） 逆时针方向；（2） 逆时针方向转过20°；（3） 不做（4） －20°（逆时针）习题5－70124.44sin()E fW θθ=Φ⋅-f 为激磁电源交变频率；W 为自整角变压器输出绕组有效匝数；Φ为自整角变压器的主磁通。
第六章习题6－8幅值控制、相位控制、幅相（复合）控制。
习题6－13控制信号（电压）消失时，伺服电动机不能停转，这种现象称为自转现象。
见书中图6－28实线所示机械特性。
东大离线自动控制原理 A王建辉参考答案
东北大学继续教育学院自动控制原理试卷（作业考核线上2） A 卷（共 3 页）一、（30分）回答下列各题1、自动控制系统由哪些基本环节组成？各环节的功能是什么？（10分）答：（1）控制对象或调节对象——要进行控制的设备或过程。
（2）执行机构——一般由传动装置和调节机构组成。
执行机构直接作用于控制对象，使被控制量达到所要求的数值。
（3）检测装置或传感器——该装置用来检测被控制量，并将其转换为与给定量相同的物理量。
（4）给定环节——设定被控制量的给定值的装置。
（5）比较环节——将所检测的被控制量与给定量进行比较，确定两者之间的偏差量。
（6）中间环节——一般包括比较环节和校正环节。
2、传递函数适合哪类控制系统？如何定义？（10分）答：传递函数适合线性连续系统。
其定义为：零初始条件下，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。
3、通常有哪几种减小稳态误差的途径？（10分）答：减小稳态误差的途径：增大系统的开环放大系数；提高开环传递函数中的串联积分环节的阶次N；采用补偿的方法——复合控制或前馈控制。
二、（20分）已知系统结构如图1所示，试化简结构图，并求出系统的开环传递函数和闭环传递函数以及误差传递函数。
学习中心：院校学号： 姓名图1解：开环传递函数))((4321G G G G W K -+= 闭环传递函数121234()1()()B G G W G G G G +=++-误差传递函数Ke W W +=11三、（20分）已知一单位负反馈控制系统的开环传递函数为()(1)KK K W s s s τ=+，其单位阶跃响应曲线如图2所示，图中的 1.25m X =， 1.5m t s =。
试确定系统参数K K 及τ值。
图2解由图2可知221 1.51() 1.251%100%100%25%100%()1m n m t x x e x ξωξσ--⎧==⎪-⎪⎨⎪-∞-=⨯=⨯==⨯⎪∞⎩解得 0.42.285 nξω≈⎧⎨≈⎩本系统的开环传递函数整理为()1KK K W s s s ττ=⎛⎫+ ⎪⎝⎭与标准形式()()22nk n W s s s ωξω=+相对比得 22 2.2851 220.4 2.285K n nK ωτξωτ⎧==⎪⎪⎨⎪==⨯⨯⎪⎩解得 2.8560.547 K K τ≈⎧⎨≈⎩四、（20分）试绘制下列环节的对数频率特性。
自动控制元件及线路课后题答案
4.44
fW12
I0 Rm
Rm I 0 I1
Rm 增加很大，导致I0 增加很多，从而I1增加很多， I1可增大到额定值 的10倍以上。又解：转子从定子取出后，定子绕组就是1个电感，电阻和电
感都很小，所以电流很大。
第四章
• 1.异步运行时，鼠笼转子转速 n ns ，产生转矩。若 ns n
较大，定转子磁场轴线夹角θ 随t 迅速增加，由 T K sin ，转
• 直流电机电枢铁心中的磁通也是变化的，所以也有涡流转矩 与磁滞转矩。图中外磁场本是不动的，
转子以转速n 转动，电磁转矩Tem 与 n 同 向。为判定磁滞转矩与涡流转矩方向，
设转子不动，外磁场以相反方向转动，
如 ns ，两种转矩T的方向同 ns ，与转
子转动方向n及电磁转矩 Tem反向，是 制动转矩，是阻转矩。
磁力线产生的转矩互相抵消，总转矩为零。
•
4.异步状态，
不变，故
m
T
K sin
K sin m
不变。
同步状态， 0
可变，故
m
T
K
sin 可变。
• 5.磁滞转矩与磁场转动方向 ns 同向。涡流转矩与异步电动机 转矩相同，也与ns 同向。所以交流电机中磁滞转矩与涡流转 矩与 ns 及n 同向，与电磁转矩 Tem 同向，是有用转矩。
• 涡流转矩方向还可如下判定，先用右手定则求感应电流，再 由左手定则求受力方向，与n反向。
• 8.步进电机最大输出转矩与运行频率的关系 称为运行矩频特性。起动频率与负载转矩的 关系是起动矩频特性，起动频率与负载转动 惯量的关系是起动惯频特性。在负载条件下 能无失步运行的最高控制频率称为运行频率。
12. 步进电动机的驱动器包括哪些主要部分？ 它们的主要功能是什么？
自动控制原理课后习题答案.docx
(西安电子科技大学出版社)习题2-1试列写题2-1图所示各无源网络的微分方程.M 0= 2.39VJ 11= 2.19X 10∙A ,试求在工作点(w 0, i 0｝附近方=/(〃，的 规性化方程。
2-7设晶网管三相桥式全控整漉电路的怆入房为控制角α,输出r 为空战整流电压口,它们之间的 关系为 式中,U ⑷是整流电压的理想空竣(«•试推导其线性化方程式.2-8 ∙系统由如下方程祖组成，其中Xr(S)为输入，XKS)为输出，试绘制系统构造图，并求出闭 环传递函数。
2-9系统的微分方程组如下其中r 、K l . K- K 、、/、K 、、T 均为正常数，试建设系统构造图，并求系统的传递函数C(S)/R(s).图2-2图有双M 冷 ⑵(W <»U.之间的关系为i* =l0P(e""∕0.026-l),假设系统工作点在 2-6如题2∙6图所示电路，.极耳啦J4非钻盛曲F ，其电流L 和电压2-10试化简即2-10图所示的系统构造图.并求传递函数C(S)11R(S), K(S) C(S)/ C(S) R(S) 筑书规图所材 Gl C(S) G,卡G 5佛与函数 国S) C(S) G) 5 “七； Hl 弟统 £(S) M(S)2-16零初 设某 2-17 g (t) = 7-5e 6f . 咫2∙ 15图求系统 的传速函数, 始条件下的输出响试求该系统的传递 2-18系统的 W'> I 控制系统构造t f 1*1 2-16 W 系统构造图 R(S) ΛU) 2-15 E(S) C (Λ I I - L_rτ∏J ∙13图 系统G:" r ,(5) E(S)凤 F) R ⑸M ⑸松) ⅛4和脉冲响应函数, 单位脉冲响应为。
自动控制元件试题及答案
自动控制元件试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 自动控制系统中，开环控制系统与闭环控制系统的主要区别在于（）。
A. 控制精度B. 是否有反馈环节C. 响应速度D. 系统复杂度答案：B2. 在自动控制系统中，比例（P）、积分（I）和微分（D）控制器各自的作用是什么？A. P：消除静差；I：加快响应；D：减少超调B. P：加快响应；I：消除静差；D：减少超调C. P：减少超调；I：加快响应；D：消除静差D. P：减少超调；I：消除静差；D：加快响应答案：B3. 一个二阶系统的特征方程为s^2 + 4s + 5 = 0，其阻尼比ζ和自然频率ω_n分别为（）。
A. ζ = 0.5, ω_n = 1B. ζ = 1, ω_n = 5C. ζ = 0.5, ω_n = 2.5D. ζ = 1, ω_n = 2.5答案：C4. 在自动控制系统中，稳定性是指系统在受到扰动后能够（）。
A. 保持原状B. 恢复到平衡状态C. 产生振荡D. 产生发散答案：B5. PID控制器中，积分作用的主要用途是（）。
A. 消除静差B. 加快系统的响应速度C. 减少系统的超调D. 提高系统的稳定性答案：A6. 一个系统开环传递函数为G(s) = K/(s^2 + 2s + 5)，其闭环传递函数为T(s) = G(s)/[1 + G(s)C(s)]，若C(s) = 3，则闭环传递函数为（）。
A. T(s) = K/(s^2 + 2s + 6.5)B. T(s) = K/(s^2 + 2s + 6)C. T(s) = K/(s^2 + 2s + 5.5)D. T(s) = K/(s^2 + 2s + 5)答案：C7. 系统稳定性的劳斯判据中，如果劳斯表的第一列有正数，则系统（）。
A. 一定稳定B. 一定不稳定C. 可能稳定D. 无法判断答案：A8. 在自动控制系统中，稳态误差的存在主要是由于（）。
A. 系统的动态特性B. 系统的稳态特性C. 系统的输入信号D. 系统的初始条件答案：B9. 对于一个具有纯积分环节的系统，其稳态误差ESS与输入信号r(t)和负载干扰d(t)的关系是（）。
自动控制元件及线路课后题答案PPT学习教案
现代的先进步进电机驱动器一般同时 包括细分、恒流斩波、升频升压等电 路。
3. T K sin ห้องสมุดไป่ตู้ ， 0 或 90，T 0。
磁力线产生的转矩互相抵消，总转矩为零。
4.异步状态，
不变，故
m
T
K
sin
K
sin m
不变。
同步状态，0 m可变，故 T K sin 可变。
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5.磁滞转矩与磁场转动方向ns 同向。涡流转矩与异步电动机 转矩相同，也与ns 同向。所以交流电机中磁滞转矩与涡流 转矩与ns 及n 同向，与电磁转T矩em 同向，是有用转矩。
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8.步进电机最大输出转矩与运行 频率的关系称为运行矩频特性。 起动频率与负载转矩的关系是起 动矩频特性，起动频率与负载转 动惯量的关系是起动惯频特性。 在负载条件下能无失步运行的最 高控制频率称为运行频率。
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12. 步进电动机的驱动器包括哪些 主要部分？ 它们的主要功能是什么？
直流电机电枢铁心中的磁通也是变化的，所以也有涡流转 矩与磁滞转矩。图中外磁场本是不动的， 转子以转速n 转动，电磁转矩Tem 与n同 向。为判定磁滞转矩与涡流转矩方向，
设转子不动，外磁场以相反方向转动，
如 ns，两种转矩T的方向同 ns，与转
子转动方向n及电磁转矩 Tem反向，是 制动转矩，是阻转矩。 涡流转矩方向还可如下判定，先用右手定则求感应电流， 再由左手定则求受力方向，与n反向。
浙大远程控制理论离线作业答案
浙大远程教育控制理论离线作业第一章1-1 与开环系统相比，闭环系统的最大特点是：检测偏差，纠正偏差。
1-2 分析一个控制系统从以下三方面分析：稳定性、准确性、快速性。
1-3图1-1 (a)，(b)所示均为调速系统。
(1) 分别画出图1-3(a)、图(b)所示系统的方框图。
给出图1-1(a) 所示系统正确的反馈连线方式。
(2) 指出在恒值输入条件下，图1-1(a)，(b) 所示系统中哪个是有差系统，哪个是无差系统，说明其道理。
图1-1 调速系统工作原理图解图1-1(a)正确的反馈连接方式如图1-1 (a)中虚线所示。
(1) 系统方框图如图解1-2所示。
(2) 图1-1 (a) 所示的系统是有差系统，图1-1 (b) 所示的系统是无差系统。
图1-1 (a)中，当给定恒值电压信号，系统运行达到稳态时，电动机转速的恒定是以发电机提供恒定电压为条件，对应发电机激磁绕组中电流一定是恒定值。
这意味着放大器前端电压是非零的常值。
因此，常值偏差电压存在是系统稳定工作的前提，故系统有差。
图1-1 (b)中，给定恒定电压，电动机达到稳定转速时，对应发电机激磁绕组中的励磁电流恒定，这意味着执行电动机处于停转状态，放大器前端电压必然为0，故系统无差。
1-4图1-3 (a)，(b)所示的系统均为电压调节系统。
假设空载时两系统发电机端电压均为110V，试问带上负载后，图1-3(a)，(b)中哪个能保持110V不变，哪个电压会低于110V？为什么?图1-3 电压调节系统工作原理图解带上负载后，开始由于负载的影响，图1-3(a)与(b)系统的端电压都要下降，但图(a)中所示系统能恢复到110V，而图(b) 所示系统却不能。
理由如下：图(a)系统，当u低于给定电压时，其偏差电压经放大器K放大后，驱动电机D转动，经减I增大，发电机的输出电压会升高，从而使偏差电速器带动电刷，使发电机F的激磁电流j压减小，直至偏差电压为零时，电机才停止转动。
自动控制原理课后习题答案
自动控制原理课后习题答案自动控制原理课后习题答案自动控制原理是一门应用广泛的学科，它研究如何利用各种控制方法和技术，使得系统能够自动地实现预期的目标。
在学习这门课程的过程中，我们常常会遇到一些习题，下面我将为大家提供一些常见的自动控制原理课后习题的答案。
1. 什么是反馈控制系统？它的优点是什么？反馈控制系统是指通过测量系统输出信号，并将其与预期的参考信号进行比较，然后根据比较结果对系统进行调整的控制系统。
其优点包括：能够减小外部干扰对系统的影响，提高系统的稳定性和鲁棒性；能够根据系统实时的状态进行调整，使得系统能够更好地适应变化的工作环境；能够实现对系统输出的精确控制，提高系统的性能。
2. 描述比例控制器、积分控制器和微分控制器的工作原理。
比例控制器根据系统输出信号与参考信号的差异，按照一定的比例关系进行控制输出。
其工作原理是通过调节控制器输出信号与系统输入信号之间的比例关系，来实现对系统的控制。
积分控制器根据系统输出信号与参考信号的差异的积分值，进行控制输出。
其工作原理是通过积分计算，将系统输出信号与参考信号之间的差异进行累加，然后根据累加值来调节控制器输出信号，以实现对系统的控制。
微分控制器根据系统输出信号与参考信号的差异的变化率，进行控制输出。
其工作原理是通过对系统输出信号与参考信号之间的差异进行微分计算，然后根据微分值来调节控制器输出信号，以实现对系统的控制。
3. 什么是PID控制器？它的控制算法是怎样的？PID控制器是一种常用的控制器，它由比例控制器、积分控制器和微分控制器组成。
其控制算法是根据系统输出信号与参考信号的差异，按照比例、积分和微分的方式进行控制输出。
PID控制器的控制算法可以表示为：输出信号= Kp * e(t) + Ki * ∫e(t)dt + Kd * de(t)/dt其中，Kp为比例增益，Ki为积分增益，Kd为微分增益，e(t)为系统输出信号与参考信号的差异，de(t)/dt为差异的变化率。
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《自动控制元件》课程作业—————————————————————————————第一章直流伺服电动机
1-1直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定
答：电磁转矩T em=C mΦI a 由每极磁通量和绕组电流大小决定。
控制电流由负载转矩大小决定。
1-2当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化为什么
答：（1）控制电流由负载转矩大小决定，不变。
（2）电磁转矩T em=C mΦI a 可见电磁转矩也不变。
（3）Ua-Ua0=Ea=CeΦn，可见转速变大。
1-3已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V，额定运行时电枢电流Ia=0.4A，转速n=3600rpm，它的电枢电阻Ra=50欧姆，负载阻转矩To=。
试问该电动机额定负载转矩是多少
解：Ea=Ua-IaRa=*50=90V
Ea=CeΦn
Ce=0.105Cm
得：90=0.105CmΦ*3600 则CmΦ=
T2+T0=Tem= CmΦIa
代入得：T2=**10-3=
1-6当直流伺服电动机电枢电压、励磁电压不变时，如将负载转矩减少，试问此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。
解：Ea=Ua-IaRa=CeΦn
Tem=T2+T0=CmΦIa
电枢电流由负载转矩决定。
可得：电枢电流减小、电磁转矩减小、转速增大。
第二章直流测速发电机
2-4某直流测速发电机，其电枢电压U=50V，负载电阻R L=3000Ω，电枢电阻Ra=180Ω，转速n=3000rpm，求该转速下的空载输出电压Uo和输出电流Ia。
解：U0=Ea/（1+Ra/Rf）=
Ia=U0/Rl=3000=0.015A
第三章步进电动机
3-8某五相反应式步进电动机转子有48个齿，试分析其有哪几种运行方式及对应的步距角，并画出它们的矩角特性曲线族。
解：步矩角：2π/（48*5）=π/120
五相单5拍五相双5拍五相三拍五相四拍
3-10四相反应式步进电动机，转子有50个齿，试计算各种运行方式的步距角。
并画出其单、双拍制的矩角特性曲线族。
若单相通电时的最大静态转矩为·m，试计算各种运行方式的起动转矩；并判断转子上负载为·m时哪种运行方式可使步进电动机正常运行。
解：步矩角：2π/（50*4）=π/100
运行方式：四相单拍、四相双拍、单双八拍
单拍制时：T1=-T jmax sin（ϴe）
T2=-T jmax sin（ϴe-π/2）
T3=-T jmax sin（ϴe-π）
T4=-T jmax sin（ϴe-3π/2）
双拍制时：T AB=-√2T jmax sin（ϴe-π/4）
T AB=-√2T jmax sin（ϴe-3π/4）
T AB=-√2T jmax sin（ϴe-5π/4）
T AB=-√2T jmax sin（ϴe-7π/4）
第四章旋转变压器
4-6用正余弦旋转变压器可以构成直角坐标系旋转θ角的变换，接线如图题图4-1，4-2所示（见书P119）。
试分析其工作原理。
解：Uc=Uxcosθ+Uysinθ
Us=Uxsinθ+Uycosθ
4-8有一只旋变发送机XF和一只旋变变压器XB定子绕组对应联接作控制式运行，如题图4-3所示（见书P119），已知：图中的θ1=15°°，θ2=10°°，试求：
（1）旋变变压器转子的输出绕组的协调位置XT；
（2）失调角r。
答：（1）θ2=θ1
（2）r=-5°；负号表示逆时针
第五章自整角机
5-4三台自整角机如题图5-1所示（见书P147）接线。
中间一台为力矩式差动接收机，左右两台为力矩式发送机，试问：当左右边两台发送机分别转过θ2、θ1角度时，中间的接收机将转过的角度θ与θ2和θ1之间是什么关系
答：θ=θ2-θ1，若θ2-θ1大于0，顺时针转；若θ2-θ1小于0，逆时针转；若θ2-θ1等于0，不转。
5-6某力矩式自整角机接线如题图5-3所示（见书P148）
（1）画出接收机转子所受的转矩方向：
（2）画出接收机的协调位置；
（3）求失调角。
答：（1）逆时针方向（2）逆时针方向转过20度（3）逆时针-20度5-7对于题图5-4所示（见书P148）自整角测量线路，CX为自整角发送机，CT为自整角变压器，它们的转子的转角分别为θ1和θ2。
画出三相绕组合成磁场轴线的位置，并写出输出电势的有效值Eo 和转角θ1、θ2的关系式。
解：Eo=ƒWΦ*sin（θ1-θ2）
ƒ为激磁电源交变频率;W为自整角变压器输出绕组有效匝数；
Φ为自整角变压器的主磁通；
第六章交流伺服电动机
6-8 交流伺服电动机的控制方法有几种幅值控制转速变化的物理过程如何
答：控制方法：幅值控制、相位控制、幅相控制
幅相控制就是将励磁绕组加上恒定的额定励磁电压Ujc，并保持励磁电压和控制电压的相位差90°不变，改变控制电压不变的大小，以实现对伺服电动机转速的控制。
6-13什么是自转现象为了消除自转现象，交流伺服电动机在单相供电时应具有怎样的机械特性
答：控制信号消失后，电动机仍以某个转速稳定运行的现象，就是自转现象。
为消除自转，控制信号消失时，控制电路将：
（1）控制绕组直接短接
（2）控制绕组通过纯电阻或感性负载连接
（3）控制绕组开路
（4）控制绕组通过容性负载连接
消除单相供电时机械特性位于一、三象限的情况。