吴振顺控制工程基础王积伟_第二版_课后习题解答
27页1、第一章3解:1)工作原理:电压u2反映大门的实际位置,电压u1由开(关)门开关的指令状态决定,两电压之差uu1u2驱动伺服电动机,进而通过传动装置控制大门的开启。当大门在打开位置,u2u上:如合上开门开关,u1u上,u0,大门不动作;如合上关门开关,u1u下,u0,大门执行开门指令,直至完全打开,使u0;如合上关门开关,u1u下,u0,大门不动作。2)控制系统方框图_ u放大电动机鼓轮开关位置指令u1大门位置信号u2被控量(大门位置)大门4解:1)控制系统方框图 h实际水位h杠杆机构机械进水阀水箱浮球给定液位hh干扰a)系统方框图 h实际水位h电气开关电磁进水阀水箱浮球给定液位hh干扰b)系统方框图2)工作原理:a)水箱是控制对象,水箱的水位是被控量,水位的给定值h由浮球顶杆的长度给定,杠杆平衡时,进水阀位于某一开度,水位保持在给定值。当有扰动(水的使用流出量和给水压力的波动)时,水位发生降低(升高),浮球位置也随着降低(升高),通过杠杆机构是进水阀的开度增大(减小),进入水箱的水流量增加(减小),水位升高(降低),浮球也随之升高(降低),进水阀开度增大(减小)量减小,直至达到新的水位
2、平衡。此为连续控制系统。b) 水箱是控制对象,水箱的水位是被控量,水位的给定值h由浮球拉杆的长度给定。杠杆平衡时,进水阀位于某一开度,水位保持在给定值。当有扰动(水的使用流出量和给水压力的波动)时,水位发生降低(升高),浮球位置也随着降低(升高),到一定程度后,在浮球拉杆的带动下,电磁阀开关被闭合(断开),进水阀门完全打开(关闭),开始进水(断水),水位升高(降低),浮球也随之升高(降低),直至达到给定的水位高度。随后水位进一步发生升高(降低),到一定程度后,电磁阀又发生一次打开(闭合)。此系统是离散控制系统。2-1解:(c)确定输入输出变量(u1,u2) 得到:一阶微分方程(e)确定输入输出变量(u1,u2) 消去i得到:一阶微分方程第二章2-2解:1)确定输入、输出变量f(t)、x22)对各元件列微分方程:3)拉氏变换:4)消去中间变量:5)拉氏反变换: 2-3解:(2) (4) (5) (6) 2-5解:1)D(s)=0,得到极点:0,0,-2,-5 M(s)=0,得到零点:1, 2) D(s)=0,得到极点:2,1,2 M(s)=0,得到零点:0,0,1 3) D(s)=0,得
3、到极点:0, M(s)=0,得到零点:2,4) D(s)=0,得到极点:1,2, M(s)=0,得到零点: 2-8解:1)a)建立微分方程 b)拉氏变换 c)画单元框图(略) d)画系统框图 Xo(s) F(s)Fi(s)a/b1/ms2K1k21/Bs2)a)建立微分方程: b)拉氏变换: c)绘制单元方框图(略) 4)绘制系统框图+X0(s)B1sK1/ms2B2sXi(s)2-11解:a)b)2-14解:(1)(2)由于扰动产生的输出为: 要消除扰动对输出的影响,必须使得到:得到:第三章3-1解:1)法一:一阶惯性环节的调整时间为4T,输出达稳态值的98%,故: 4T1min,得到:T15s 法二:求出一阶惯性环节的单位阶跃时间响应,代入,求出。2)法一:输入信号,是速度信号; 法二:利用误差信号E(s)3-3解:部分分式展开:系数比较得到:A+B+C=0 11A+6B+5C=0 30A=13得到:A=13/30=0.433;B=-13/5=-2.6;C=13/6=2.1667拉氏反变换:3-4解:闭环传递函数为: (1)单位阶跃函数的拉氏变换: 部分分式展开: 系数比较得到:4
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