《自动控制原理(第2版)》李晓秀(习题参考答案).doc

1、自动控制原理（第 2 版） 李晓秀第 1 章 习题答案1-3 题 系统的控制任务是保持发电机端电压 不变。U当负载恒定发电机的端电压 等于设定值 时， ，电动机不动，电位器滑臂不动，0励磁电流 恒定；当负载改变，发电机的端电压 不等于设定值 时， ， 经放大器fI 0U放大后控制电动机转动，电位器滑臂移动动，使得励磁电流 改变，调整发电机的端电压 ，直fI到 。0U系统框图为：1-4 题 （1）在炉温控制系统中，输出量为电炉内温度，设为 ；输入量为给定毫伏信号，cT设为 ；扰动输入为电炉的环境温度和自耦调压器输入电压的波动等；被控对象为电炉；控制装ru置有电压放大器、功率放大器、可逆电动机、减

2、速器、调压器等。系统框图为：（2）炉温控制系统的任务是使炉内温度值保持不变。当炉内温度与设定温度相等时， 等ru电动机 发电机0UfI电位器放大器 U负载可逆电动机调压器ru 减速器扰动热电耦fu电压、功率放大电炉 cT于 ，即 ，可逆电动机电枢电压为 0，电动机不转动，调压器滑臂不动，炉温温度不改变。fu0若实际温度小于给定温度， ，经放大后控制可逆电动机转动使调压器滑臂上rfu移，使加热器电压增大，调高炉温；若实际温度大于给定温度， ，经放大后控制可0rfu逆电动机转动使调压器滑臂下移，使加热器电压减小，降低炉温。使得 和 之间的偏差减小甚fr至消除，实现了温度的自动控制。1-5 题 （1

3、） 在水位控制系统中，输出量为水位高度 ；输入量为给定电压 ；扰动输入Hgu为出水量等。系统原理框图为：（2）当实际水位高度 为设定高度时，与受浮球控制的电位器滑臂位置对应的 与给定电Hfu压 相等，电动机不转动，进水阀门维持不变。若水位下降，电位器滑臂上移， 增大，偏差gu f，经放大后控制电动机逆转调大进水阀门，加大进水量使水位升高；若水位升高0f降，电位器滑臂下移， 减小，偏差 ，经放大后控制电动机正转调小进水阀门，fu0gfu减小进水量使水位下降，实现了水位的自动控制。第 2 章 习题答案2-1 题a) 122()()(crcrdutdutRCRCb) 211)()c rcrt ttt

4、2-2 题 进水阀gu 减速器出水浮球fu水箱H放大器 电动机1.2.653.0.25dFyy3.02-3 题 011.2.02.53dQHH0.3.().H2-4 题a) 21()crfsXskb) 2121()crffsskXsk2-5 题 a) 2112()crUsRCsb) 211212()()cr LssRc) 2232121112() ()()crUCCsRs Rsd) 21212 1()()crsRs2-6 题 a) 10201()()crUsRCssb) ()crsc) 102021()()()crUsRCss2-7 题 a) 12()()GsRb) 123()Csc) 123

5、42()GGRH2-8 题 解 由微分方程组建立系统结构图为传递函数 2341234234 345()()KsKCsRTT2-9 题解 由有源电路建立系统结构图为传递函数 2132()(1)crUsKTs其中， 3102320,RCRC2-10 题123()GCsR()Cs()Rs1sK2 41KT51x3x4x3s()rs ()cUs01RCs201s301RCs3213()GCsN2-11 题作信号流图略a) 123412122()PPGHsRb) 131212321223()()CsHGH1234451534251425136133145() ()()PPcRGG d) 1241221(

6、)PPCsR2-12 题作信号流图略 1234112 123232()()GHPsHG3411212132132()ERs 2-13 题 123123451632123 311632() ()PCsGGHHHGH2-14 题a) 12()50(.)(0)95.12.52.PCsR b) 12() ()abcdegsfhfacc) 1234()PPCR21426345123456473456486718821234 7168GHGGHGH123456P273456P2138G142G418G442GH第 3 章 习题答案3-1 题 (1) 稳定 (2) 稳定(3) 不稳定，2 个正实部根(4)

7、稳定(5) 临界稳定3-2 题 (1) 0 125/203-20 题 (1) 121se(2) 应该提高 部分的放大系数。()Gs3-21 题 （1）略(2) 31sae3-22 题 (1) 无内反馈 时，系统不稳定，内反馈 存在时, 只要取 系统稳定。s0.9(2) ，内反馈 的存在使稳态误差增大。05ses3-23 题 ,32,0.1875K第 4 章 习题答案4-1 略4-2 在根轨迹上， 和 不在根轨迹上。)0,2(j)1,0(j)2,3(j4-3（1）实轴上的两个会合点为 和 ，两个分离点为 和 ；6.59. 5.28.7（2）实轴上的分离点为 ；渐进线： ， ；7.1A（3）实轴上

8、的分离点为 ，根轨迹与虚轴交点为： ，31j渐进线： ， ；2A,4-4 ，圆方程：半径 ，圆心 。2)10(10),(4-5（1）分离点为 ，会合点为 ；59.4.3（2） 。2,3jsKr4-6 分离点为 ；110.8,.r22.8,1.6rsK根轨迹与虚轴交点为： ,rj（1） 2.6rK（2） 稳定 。r4-7 （1）实轴上的分离点为 ，根轨迹与虚轴交点为： ，845.02j渐进线： ， ；2A,3（2） ；.3rK（3） ；sadr /8.,4（4） ；.r闭环传递函数为： 。)16.7.0)(16.7.0)(56.4(348jsjs4-8（1）稳定范围是 ；30K（2）当 。53.

9、0,8.,5.21Kjs时可近似为二阶系统： ， 。46.)(2sGsts1.9%,3.14-9（1）实轴上的分离点为 ；根轨迹与虚轴交点为： ； 3. 70j渐进线： ， ；50A,（2）临界稳定的开环增益为 ；1（3）开环增益为 。62.94-10 分离点为 ；临界阻尼时 ； 出射角： ； 7346.5rK1454-11 略；4-12 特征方程为 , 开环零极点： ；210Hs 0,2.3.012.1zjp分离点为： 。73.4-13 出射角为 ；入射角为 ；与虚轴交点为 ， ；6835jK4-14 由根轨迹通过 求出 ，此时开环传递函数为 ；)07.15.(j68.1T )2(145.6

10、8.s4-15（1） 时有一个分离点；9a或（2） 时有二个分离点。或4-16 分离点为： ， ， ；2)1(4)sKGr 354.0s0.rK29.13s虚轴交点： ；4-17 实轴上的分离点为 ，会合点为 ；634.036.2增益对阻尼特性的影响：从根轨迹图可以看出，对于任意 ，闭环系统都是稳定的，但阻0K尼状况不同。在增益较小时 系统是过阻尼系统，增益很大时 也是过)718.(K )93.1(阻尼系统，但中等增益时（ 是欠阻尼系统。930.4-18 等效开环传递函数 324()TsGs（1）渐进线： ， ；根轨迹与虚轴交点为： ；5.1A82.j出射角： ， ；140.p2140.p（2

11、）稳定范围： 。T第 5 章 习题答案5-1 题 (1) ()1.58sin(2.4)ctt(2) 0(3) ().cos(63.)tt(4) 82in518cos(263.4)t 5-2 题 (1) ， ，穿越负实轴，穿越频(0)90GjHlim027GjH率 幅值 。.7rad/s,3A(2) ， ，不穿越负实轴()18jli()36j(3) ， ，穿越负实轴，穿越频率0270GH 09GH幅值 。1.4rad/s,()A(4) ， ，不穿越负实轴18jlim()j5-4 题 a) b) 0().GsHs0.1()2sGsHc) d) ()(1)(.51) 5(.)se) f) 20().764sss 210().6()5s5-5 题 (1) 11223()(),KsGsHK式 中 (2) 画出对应的对数相频特性曲线和奈氏图（略） 。