自动控制原理答案完全版_第二版(孟庆明)分解.doc

...wd...电位器放大器电动机减速器阀门水箱浮子 杠杆_电位器放大器电动机绞盘位置大门_11-5 解：系统的输出量：电炉炉温 给定输入量：加热器电压 被控对象：电炉仓库大门自动控制开〔闭〕的职能方框图门实际开(闭)门 的位置工作原理：系统的被控对象为大门被控量为大门的实际位置输入量为希望的大门位置当合上开门开关时，桥式电位器测量电路产生偏差电压，经放大器放大后，驱动电动机带动绞盘转动， 使大门向上提起同时，与大门连在一起的电位器电刷上移，直到桥式电位器到达平衡，电动机停转，开 门开关自动断开反之，当合上关门开关时，电动机带动绞盘反转，使大门关闭受控量：门的位置测量比较元件：电位计1-4 解：受控对象：门 执行元件：电动机，绞盘 放大元件：放大器水位自动控制系统的职能方框图h chr出水 电动机通过减速器使阀门的开度减小〔或增大〕，以使水箱水位到达希望值 hr 当 hc = hr 时，电位器电刷位于中点位置，电动机不工作一但 hc ≠ hr 时，浮子位置相应升高〔或降低〕，通过杠杆作用使电位器电刷从中点位置下移〔或上移〕，从而给电动机提供一定的工作电压，驱动电压 ur 相对应，此时电位器电刷位于中点位置〕。

rc〔与电位器设定工作原理：系统的被控对象为水箱被控量为水箱的实际水位 h 给定值为希望水位 h测量元件：浮子，杠杆放大元件：放大器执行元件：通过电机控制进水阀门开度，控制进水流量比较计算元件：电位器c被控量：水箱的实际水位 h受控对象：水箱液面1-1〔略〕1-2〔略〕1-3 解：习题第一章自动控制原理〔非自动化类〕习题答案电位器电压 放 大功 率 放 大电机 加热器电炉热 电偶K1K21s 2 + s1TsK3K21Ts1s2 + sK1K3--21 3Ts3 + (T + 1)s2 + s + K K，C (s) / R(s) =K1K3X5(s)X4(s)X3(s)X2(s)R(s)C(s)_N1(s)+X1(s)N2(s)将方块图连接起来，得出系统的动态构造图：X5(s)-X4(s)C(s)X5(s)X4(s)X3(s)N2(s)X5(s)C(s)--X2(s)X1(s)X3(s)X2(s)X1(s)+R(s)⎩ 3 5绘制上式各子方程的方块图如以下图所示：N1(s)⎪K X (s) = s2C (s) + sC (s)⎪⎪ X 5 (s) = X 4 (s) − K2 N2 (s)⎪TsX 4 (s) = X 3 (s)⎨⎪ X 2 (s) = K1 X1 (s)⎪ X 3 (s) = X 2 (s) − X 5 (s)⎪2-1 解：对微分方程做拉氏变换：⎧ X1 (s) = R(s) − C (s) + N1 (s)习题第二章—炉温给定 炉温放大元件：电压放大器，功率放大器，减速器比较元件：电位计 测量元件：热电偶 职能方框图：1s + 1Ksτ1Ts + 1sTTs+1τs1s + 11Ts + 1K-31 3 1 4 2 3 2 4(b)R(s) 1 + G G − G G + G G − G G(a) =R(s) ms2 + fs + KG1 + G2C (s) =1C(s)2-3 解：〔过程略〕0N (s) =C (s)(s + 1)(Ts + 1)1 +Ts2 + (T + 1)s + (K + 1)kR(s)C (s)= (s + 1)(Ts + 1) (s + 1)(Ts + 1) =K + ô s+Kô sX4(s)X3(s)X1(s)R(s)— C(s)X5(s)X2(s)N(s)将方块图连接得出系统的动态构造图：C(s)X4(s)X4(s)X3(s)—X5(s)N(s)N(s)X5(s)C(s)-X3(s)X1(s)X2(s)R(s)X1(s)R(s)X2(s)⎪⎪⎩ X 5 (s) = (Ts + 1) N (s)绘制上式各子方程的方块如以下图：⎪C (s) = X (s) − N (s)4⎪(Ts + 1) X 4 (s) = X 3 (s) + X 5 (s)⎨⎪ X 2 (s) = ô sR(s)⎪(s + 1) X 3 (s) = X1 (s) + X 2 (s)⎪2-2 解：对微分方程做拉氏变换⎧ X1 (s) = K[R(s) − C (s)]1 3Ts3 + (T + 1)s2 + s + K K2C (s) / N (s) =− K2 K3TsC (s) / N1 (s) = C (s) / R(s) ，三个回路均接触，可得 Ä = 1 − ∑ La = 1 + G1G2 + 2G14∑ La = L1 + L2 + L3 = −G1G2 − G1 − G1a =13〔b〕〔1〕系统的反响回路有三个，所以有R 1 + G1G2G5 + G2G3G4 − G4G2G5G1G2G3 + 1C =三个回路两两接触，可得 Ä = 1 − ∑ La = 1 + G1G2G5 + G2G3G4 − G4G2G5〔2〕有两条前向通道，且与两条回路均有接触，所以P1 = G1G2G3 , Ä1 = 1P2 = 1, Ä2 = 1〔3〕闭环传递函数 C/R 为∑ La = L1 + L2 + L3 = −G1G2G5 − G2G3G4 + G4G2G5a =132-5 解：〔a〕〔1〕系统的反响回路有三个，所以有K1K2nG (s) =Kn s1 2 3Ts2 + s + K K K〔2〕要消除干扰对系统的影响C (s) / N (s) = K n K3 s − K1K2 K3Gn = 0Ts + 1 s11 2 3K231 +sTs2 + s + K K KKKn n 1C (s) / N (s) = (K − G KK3K2 ) Ts + 1 = K n K3 s − K1K2 K3Gn求 C/N，令 R=0，向后移动单位反响的比较点1 2 31 + G(s) Ts2 + s + K K K=C (s) / R(s) =G(s)K1K2 K3s(Ts + 1)2-4 解 ：〔1〕求 C/R，令 N=0G(s) = K1K2 K3R(s) 1 + G1G2 + G2G3 + G3G4 + G1G2G3G4(e)G1G2G3G4C (s) =R(s) 1 − G2G3R(s) 1 + G1 + G2G1(d)(c)C(s) = G1 − G2C(s) = G2 + G1G25nù1 − î 2= 0.1t p =ð13-2 解：系统为欠阻尼二阶系统〔书上改为“单位负反响……〞，“系统开环传递函数〞〕ó % = e−ðî / 1−î ×100% = 1.3 −1 ×100%2H⎩1 + 10K = 10H⎪⎩K = 0.9H⇒ ⎨⎨1 + 10K0⎪= 10⎧ K= 10⎧10K0要使过渡时间减小到原来的 0.1 倍，要保证总的放大系数不变，那么：〔原放大系数为 10，时间常数为 0.2〕1 + 10KHHs + 10.2R(s) 0 1 + G(s)K=1 + 10K HG(s)ö (s) = C (s) = K10K0采用 K0 , K H 负反响方法的闭环传递函数为0.2s + 1〕3-1 解：〔原书改为 G(s) =10习题第三章N3 (s) N3 (s)N2 (s) N2 (s) 1 + G1G2G3 + G2= 1=E(s) = − C (s)−(1 + G2 )G3E (s) =− C (s)N1 (s) N1 (s) 1 + G1G2G3 + G2R(s) 1 + G1G2G3 + G2E(s) =− C (s) = −G2G3 − G1G2G3E(s) = 1 + G2 − G2G3N3 (s)1 + G1G2G3 + G2N2 (s) 1 + G1G2G3 + G2=C (s)C (s) = −1× (1 + G1G2G3 + G2 ) = −1(1 + G2 )G3N1 (s)R(s) 1 + G1G2G3 + G2= C (s) / R(s)C (s)C (s) = G1G2G3 + G2G32-6 解：用梅逊公式求，有两个回路，且接触，可得 Ä = 1 − ∑ La = 1 + G1G2G3 + G2 ，可得1 + G1G2 + 2G11 + G1G2 + 2G1RG1G2 + G2C = G1G2 + G1 + G2 − G1 =〔2〕有四条前向通道，且与三条回路均有接触，所以P1 = G1G2 , Ä1 = 1P2 = G1 , Ä2 = 1P3 = G2 , Ä3 = 1P4 = −G1 , Ä4 = 1〔3〕闭环传递函数 C/R 为6nc. î = 0.1,ù = 1s−1 时，nîùs= 3.5st =3.52ó % = e−ðî / 1−î ×100% = 72.8%nb. î = 0.1,ù = 10s−1 时，nîùs= 7st =3.52ó % = e−ðî / 1−î ×100% = 72.8%na. î = 0。