1、1-3 题1-3图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。题1-3图炉温自动控制系统原理图解加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压的平方成正比，增高，炉温就上升，的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流电动机驱动。炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压。作为系统的反馈电压与给定电压进行比较，得出偏差电压，经电压放大器、功率放大器放大成后，作为控制电动机的电枢电压。在正常情况下，炉温等于某个期望值C，热电偶的输出电压正好等于给定电压。此时，故，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上，使
2、保持一定的数值这时，炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成 定的热平 ，温度保持定。炉 温度C由于某 原 下 ( 炉 成的热量流失)， 出 下的控制 控制的 使炉 温度 升，直 C的实际值等于期望值为 。CC系统 ，加热炉 被控对象，炉温 被控量，给定量 由给定电位器 定的电压 炉温的望值。系统方框图图1-3。1-4题1-4图 控制currency1“方位的电位器式动系统原理图。图 电位器、fifl后一电的 ，滑分与输”和输出fl ，成方位 的给定 和测量反馈 。输”由输出 由直流电动机经后动，电动机采用电枢控制的方式工作。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
3、统的方框图。题1-4图currency1“方位 控制系统原理图解 currency1“的方位 与输”方位 一时，系统于对 。动使电位器的滑转 一个输” 的，由于输出的转 ,于 出 一个差 ，该差 电位器、转 成偏差电压，经放大后驱动电动机转动，在驱动currency1“转动的时， 输出动电位器的滑转 一定的 度，直 时，偏差电压电动机停 转动。这时，currency1“停留在 的方位 上。 ，偏差就 产生调 作用，控制的 偏差，使输出量 输”量的 。系统方框图 图1-4所。2-1 题2-1图所 系统的 分方 ，位和电压为输”量位和电压为输出量 系数， 系数， 电， 电 和 量 为常数。解a 平
4、 为 点，对 进行 分析 不 ， 图2-1(a)所。定理可 出理得（b） 图2-1(b)所，取A,B 点分进行 分析。对A点 1对B点 2fl式 1、 2可得 (c) 用 数抗概念可 出34fl式 3、 4，可得 分方 为: (d) 由图2-1 d可 出567fl式 5、 6、 7， 去 量和，可得 分方 为2-6已知在零初始条 下，系统的单位阶跃 为， 求系统的传递函数和脉冲 。解单位阶跃输”时， ，依题意2-8求题2-8图所 网络的传递函数。解(a) 运算放大器“虚 ”概念，可 出(b) (c) 2-10飞机俯仰 控制系统 构图 题2-10图所， 求闭环传递函数。解经 构图等效 可得闭环系
5、统的传递函数2-11已知系统方 下， 绘制系统 构图，fi求闭环传递函数。解系统 构图 图2-11所。利用 构图等效 简或梅逊增益公式可求出系统的闭环传递函数为2-12 用 构图等效 简求题2-12图所 系统的传递函数。解 a所 b所 c所 d所 e所 2-13已知控制系统 构图 题2-13图所，求输”时系统的输出。解由图可得又 即3-1已知系统脉冲 下， 求系统闭环传递函数(s)。解3-3一阶系统 构图 题3-3图所。 求系统闭环增益，调 时 s， 确定参数的值。解由 构图 出闭环系统传递函数令闭环增益，得 令调 时，得 。3-4 在许多 学 ，反 槽内的温度 保持 定，题3-4图 a和 b
6、分为 环和闭环温度控制系统 构图， 系统正常的值为1。1 若， 系统从 始达 温度值的63.2 需多长时？2 阶跃扰动时，求扰动对 系统的温度的 。解 1对 a系统 ，时常数a系统达 温度值的63.2%需 10个单位时对 a系统 ，时常数b系统达 温度值的63.2%需 0.099个单位时。2对 a系统 时，该扰动 将一直保持。对 b系统 时，最终扰动 为。3-6单位反馈系统的 环传递函数，求单位阶跃 和调 时。 依题，系统闭环传递函数=，。3-7 度指动系统 构图 题3-7图。若 求系统单位阶跃 无超调，且调时尽可能短，问 环增益 取何值，调 时 多少？解依题意 取，这时可 闭环极点为。出系统
7、闭环传递函数闭环特多项式比较系数 fl求得此 3-9电子心律起博器心率控制系统 构图 题3-9图所， 模仿心脏的传递函数于一纯积分环 ， 求 1 若=0.5对 最佳 ，问起博器增益 取多大？2 若期望心为60次/分钟，fi 起博器，问1秒钟后实际心为多少？时最大心多大？解依题，系统传递函数为令可出将 秒代”二阶系统阶跃 公式可得 次/秒= 次/分时，系统超调量=16.3%，最大心为次/秒= 次/分3-11某典型二阶系统的单位阶跃 题3-11图所。 确定系统的闭环传递函数。解依题，系统闭环传递函数形式 为由阶跃 曲线 fl求得，所 3-13 题3-13图 a所系统的单位阶跃 题3-13图 b所。
8、 确定系统参数和a。解由系统阶跃 曲线 系统闭环传递函数为1由fl求得由式 1另 3-15已知系统的特方 ， 判系统的 定，fi确定在右半s平面的个数及纯虚。1=02=03=0 4 1=0Routh S5 1 2 11S4 2 4 10S3 S2 10S S0 10第一列素 号 次， 2个正。2=0Routh S5 1 12 32S4 3 24 48 S3 0S2 48S 0 辅助方 ,S 24 辅助方 求currency1 24s=0S0 48系统没 正。对辅助方 求，得系统一对虚。（3）=0 Routh S5 1 0-1S4 20-2辅助方 S3 8 0辅助方 求currency1S2 -
9、2S S0 -2 第一列素 号一次， 1个正由辅助方 可出 4Routh S5 1 24-25S4 248-50 辅助方 S3 896 辅助方 求currency1S2 24-50S 338/3 S0 -50 第一列素 号一次， 1个正由辅助方 可出 3-16题3-16图 某垂直起 飞机的高度控制系统 构图， 确定使系统 定的值范围。解由 构图，系统 环传递函数为 Routh S51 4 2KS414K KS3 -4(1-K) K S2 K S S0 K 使系统 定的K值范围 。3-17单位反馈系统的 环传递函数为为使系统特的实部不大于-1， 确定 环增益的取值范围。解系统 环增益。特方 为
10、做代 Routh S3 1 2S2 5K-8S S0K-8 使系统 定的 环增益范围为 。3-21温度计的传递函数为，用测量 器内的水温，1min 能 出该温度的98%的数值。若加热 器使水温 10C/min的度 上升，问温度计的 指差 多大？解法一依题意，温度计闭环传递函数由一阶系统阶跃 特可知 ， 此 ，得出。温度计为单位反馈系统， 环传递函数为用 差系数 ， 时，。解法二依题意，系统差定 为， 3-22系统 构图 题3-22图所。 求 部反馈加” 后系统的 位置差系数、度差系数和 加度差系数。解 部反馈加” ，系统 环传递函数为部反馈加”后，系统 环传递函数为3-23已知单位反馈系统的
11、环传递函数为分求出 输” 号和时系统的 差。解由 差系数 时，时，时，3-24系统 构图 题3-24图所。已知， 分计算作用时的 差，fi 积分环 置位置对 输”和 扰作用下的 差的 。解时，时，时，在反馈比较点 扰作用点 的 置积分环 ，可 时 由输”和扰 起的 差。3-28单位反馈系统的 环传递函数为1 求 差系数和时的 差2 输”作用10秒时的动 差 多少？解 1时，时，时，由 加原理3-38系统 构图 题3-38图所。已知系统单位阶跃 的超调量%， 值时秒1 求系统的 环传递函数2 求系统的闭环传递函数3 已知的能指 %、确定系统参数及4 计算等输” 度/秒时系统的 差。解 123由f
12、l出由 2，得出。43-39系统 构图 题3-39图所。1为确保系统 定， 何取值？2为使系统特 部位于平面的 ， 取何值？3若时， 求系统 差， 取何值？1Routh 系统 定范围 2在 做平 Routh 求的范围 3由 差系数 时，令得。合 定与 差 求可得 4-2已知 环零、极点 图4-2 所， 绘制 的 。解 图4-2所 4-3单位反馈系统的 环传递函数 下， 概 绘出系统 。解 =系统 个 环极点 ,= -2, = -51 实上的 , 2 线 3 分点 得 ，(去)。4 与虚的点 特方 为D(s)=令得与虚的点 0，。 图4-3(a)所。 绘制 下 实上的 , currency1线 分点 用 “ 可得。 图4-3(b)所。= 绘制 下 实上的 , currency1分点 得 d= -0.293,d= -1.707。 图4-3(c)所。5-1 求题5-1图(a)、(b)网络的率特。(a) (b)题5-1图R-C网络解 a)依图 (b)依图 5-2某系统 构图 题5-2图所， 率特的理意 ，求下列输” 号作用时，系统的 输出和 差
