1、自动控制理论习题集 北京科技大学 自动化学院 控制系 2014.4目录 第一章 . 1 第二章 . 4 第三章 . 14 第四章 . 24 第五章 . 28 第六章 . 35 第七章 . 40 第八章 . 41 自动控制理论习题集 第一章 1、试述开环控制系统的主要优缺点。 2、 题 图 1 为液位自动控制系统示意图。在任何情况下，希望液面高度 c 维持不变，试说明系统工作原理，并画出系统原理方框图。 题 图 1 液位自动控制系统示意图 3、如题 图 2（ a）、（ b）所示两水位控制系统，要求 (1) 画出方块图（包括给定输入量和扰动输入量）； (2) 分析工作原理，讨论误差和扰动的关系。
2、题图 2 4、如题图 3 所示炉温控制系统，要求 ： (1) 指出系统输出量、给定输入量、扰动输入量、被控对象和自动控制器的各组成部分并画出方块图； (2) 说明该系统是怎样得到消除或减少偏差的。 5、 题 图 4 是液位自动控制系统原理示意图。在任意情况下，希望液面高度 c 维持不变，试说明系统工作原理并画出系统方块图。 题图 3 题 图 4 液位自动控制系统 6、 题 图 5 是仓库大门自动控制系统原理示意图。试说明系统自动控制大门开闭的工作原理并画出系统方块图。 题 图 5 仓库大门自动开闭控制系统 7、 说明负反馈的工作原理及其在自动控制系统中的应用。 8、开环控制系统和闭环控制系统各
3、有什么优缺点？ 9、 对自动控制系统基本的性能要求是什么？最主要的要求是什么？ 10、 题图 6 所 示 为温度控制系统的原理图。指出系统的输入量和被控量，并画出系统框图。 题图 6 温度控制系统的原理图 11、自动控制系统主要组成部分是什么？各个组成部分有什么功能？ 12、 如题 图 7 是液位自动控制系统原理示意图。在任意情况下，希望液面高度 c 维持不变，试说明系统工作原理并画出系统方块图。 题图 7 13、 如题 图 8 是电炉温度控制系统原理示意图。试分析系统保持电炉温度恒定的工作过程，指出系统的被控对象、被控量以及各部件的作用，最后画出系统方块图。 题图 8 第二章 1、试简化 题
4、 图 1 中所示系统的结构图，并求传递函数 C(s)/R(s)。 题 图 1 系统结构图 2、 已知单摆系统的运动如 题 图 2 所示。 (1) 写出运动方程式； (2) 求取线性化方程。 题 图 2 单摆系统运动示意图 3、 RC 无源网络电路图如 题图 3 所示，试采用复数阻抗法画出系统结构图，并求传递函数Uc(s)/Ur(s)。 4、 有源网络如 题图 4 所示，试用复阻抗法求网络传递函数，并根据求得的结果，直接用于题图 5 所示 PI 调节器，写出传递函数。 题图 3 RC 无源网络 5、 求下列微分方程的时域解 x（ t）。已知 3)0(,0)0( xx 。 06322 xdtdxd
5、t xd 6、已知系统结构图如 题图 6 所示，试用化简法求传递函数 C(s)/R(s)。 7、已知系统结构图如 题图 7 所示，试用化简法求传递函数 C(s)/R(s)。 8、已知机械系统如 题图 8（ a）所示，电气系统如 题图 8（ b）所示，试画出两系统结构图，并求出传递函数，证明它们是相似系统。 9、 RC 网络如 题图 9 所示，其中 u1 为网络输入量， u2 为网络输出量。 题图 4 有源网络 题图 5 PI 调节器 题图 6 系统结构图 题图 7 系统结构图 题图 8 系统结构图 （ a）机械系统 （ b）电气系统 （ 1）画出网络结构图； （ 2）求传递函数 U2(s)/
6、U1(s)。 10、已知系统的信号流图如 题图 10 所示，试求传递函数 C(s)/ R(s)。 题图 10 信号流图 11、求函数 f(t)的拉普拉斯变换： 300() 0ttft te t 12、求下列函数的拉普拉斯变换： 00() sin( ) 0tft tt 其中， 为常数。 13、已知 2323() ( 1)ssFs s ，用部分分式展开法求其反变换。 14、 求下列函数的拉氏变换： 0.400() c o s 1 2 0ttft e t t 15、解下列微分方程： 题图 9 RC 网络 16、 试写出 题图 11 所示的有源网络的传递函数 U2(s)/ U1(s)。 题图 11 有
7、源网络 17、分析 题图 12 所示质体、弹簧、阻尼系统的受力情况，画出系统结构图，写出外力 f 与质体位移 y 之间的数学表达式。 题图 12 18、 题图 13 所示一个转速控制系统，输入量是电压 V，输出量是负载的转速 ，画出系统的结构图，并写出其输入输出间的数学表达式。 题图 13 转速控制系统 19、交流伺服电动机的原理线路和转矩转速特性曲线如 题图 14 所示。图中， u 为控制电压 T 为电动机的输出转矩。 N 为电动机的转矩。由图可 T 与 n、 u 呈非线性。设在某平衡状态附近用增量化表示的转矩与转速、控制电压关系方程为 ， kn、 kc 为与平衡状态有关的值，可由转矩转速特
8、性曲线求得。设折合到电动机的总转动惯量为 J，粘滞摩擦系数为 f，略去其他负载力矩，试写出交流伺服电动 机的方程式 并求输入为 uc，输出为转角 和转速为 n时交流伺服电动机的传递函数 。 0)0(3)0(0372xxxxx题图 14 交流伺服电动机的原理线路和转矩转速特性曲线 20、 已知一系统由如下方程组组成，试绘制系统框图，求出闭环传递函数。 21、 系统的微分方程组如下： 其中 K0， K1， K2， T 均为正常数。试建立系统结构图，并求传递函数 C(s)/R(s)， C(s)/N1(s)及 C(s)/N2(s)。 22、 试简化 题图 15 中系统结构图，并求传递函数 C(s)/R(s)。 题图 15 23、 试用梅逊公式求解 题图 16 所示系统的传递函数 C(s)/R(s)。 题图 16
