《自动控制原理(第2版)》李晓秀(习题参考答案)

《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。 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，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 ，直到 。 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，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；控制装置有电压放大器、功率放大器、可逆电动机、减速器、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。 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 之间的偏差减小甚至消除，实现了温度的自动控制。 1-5题 （1） 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 ，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，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) b) 2-2题 2-3题 2-4题 a) b) 2-5题 a) b) c) d) 2-6题 a) b) c) 2-7题 a) b) c) 2-8题 解 由微分方程组建立系统结构图为 传递 函数 excel方差函数excelsd函数已知函数     2 f x m x mx m      2 1 4 2拉格朗日函数pdf函数公式下载 2-9题 解 由有源电路建立系统结构图为 传递函数 其中， 2-10题 2-11题 作信号流图略 a) b) d) 2-12 题 作信号流图略 2-13 题 2-14 题 a) b) c) 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) 稳定 (5) 临界稳定 3-2题 (1) 0 < K < 3 (2) 0 < K < 1/2 3-3题 a) b) 3-4题 不具有 的稳定裕度 3-5题 系统响应持续振荡，即系统临界稳定时 3-6题 3-7题 3-8题 3-9题 (1) 闭环传递函数 ，单位脉冲响应 (2) 3-10题 (1) (2) ， 3-11题 ， 3.12题 ， 3-13题 (1) ， ， EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 (2) ， ， EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 (3) ， ， EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 3-14题 3-15题 (1) (2) 3-16题 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 3-17题 (1) (2) (3) 3-18题 40 < K < 101 3-19题 K1=125, A > 125/20 3-20题 (1) (2) 应该提高 部分的放大系数。 3-21题 （1）略 (2) 3-22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。 (2) ，内反馈 的存在使稳态误差增大。 3-23题 , 第4章 习题答案 4-1略 4-2 在根轨迹上， 和 不在根轨迹上。 4-3（1）实轴上的两个会合点为 和 ，两个分离点为 和 ； （2）实轴上的分离点为 ；渐进线： ， ； （3）实轴上的分离点为 ，根轨迹与虚轴交点为： ， 渐进线： ， ； 4-4 ，圆方程：半径 ，圆心 。 4-5（1）分离点为 ，会合点为 ； （2） 。 4-6 分离点为 ； 根轨迹与虚轴交点为： （1） （2） 稳定 。 4-7 （1）实轴上的分离点为 ，根轨迹与虚轴交点为： ， 渐进线： ， ； （2） ； （3） ； （4） ； 闭环传递函数为： 。 4-8（1）稳定范围是 ； （2）当 。 可近似为二阶系统： ， 。 4-9（1）实轴上的分离点为 ；根轨迹与虚轴交点为： ； 渐进线： ， ； （2）临界稳定的开环增益为 ； （3）开环增益为 。 4-10 分离点为 ；临界阻尼时 ； 出射角： ； 4-11 略； 4-12 特征方程为 , 开环零极点： ； 分离点为： 。 4-13 出射角为 ；入射角为 ；与虚轴交点为 ， ； 4-14 由根轨迹通过 求出 ，此时开环传递函数为 ； 4-15（1） 时有一个分离点； （2） 时有二个分离点。 4-16 分离点为： ， ， ； 虚轴交点： ； 4-17 实轴上的分离点为 ，会合点为 ； 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 也是过阻尼系统，但中等增益时（ 是欠阻尼系统。 4-18等效开环传递函数 （1）渐进线： ， ；根轨迹与虚轴交点为： ； 出射角： ， ； （2）稳定范围： 。 第5章 习题答案 5-1题 (1) (2) (3) (4) 5-2题 (1) ， ，穿越负实轴，穿越频率 幅值 。 (2) ， ，不穿越负实轴 (3) ， ，穿越负实轴，穿越频率 幅值 。 (4) ， ，不穿越负实轴 5-4题 a) b) c) d) e) f) 5-5题 (1) (2) 画出对应的对数相频特性曲线和奈氏图（略）。 5-6题 5-7题 a)不稳定 b) 稳定 c) 不稳定 d) 稳定 e) 稳定 f) 稳定 g) 稳定 h) 不稳定 5-8题 (1) , ， 穿越负实轴，穿越频率 幅值 。开环奈氏图如图。 ，系统不稳定 (2) , 穿越负实轴频率 幅值 。开环奈氏图如图。 ， 系统稳定 (3) , , ， ，穿越负实轴频率 幅值 。开环奈氏图略。 ，系统不稳定 （4） , 时不穿越负实轴，开环奈氏图如图。 ，系统稳定 5-9题 5-10题 (1) 穿越负实轴 EMBED Equation.DSMT4 ，稳定条件 穿越负实轴 EMBED Equation.DSMT4 ，稳定条件 5-11题 (1) 由Bode图，得 ， 穿越-180 系统临界稳定 (2) 由Bode图，得 ， 不穿越-180，系统稳定 (3) 由Bode图，得 ， 穿越-180 系统稳定 (4) 由Bode图，得 ， 不穿越-180，系统稳定 5.12题 (1) 系统稳定， ， (2) 系统不稳定， ， (3) 系统稳定， 5-13题 (1) , (2) 要求系统相位裕量为 时， ， (3) 要求系统幅值裕量为 ， 5-14题 ，或 5-15题 5-16题 ， 3-17题 ， 第6章 习题参考解答 6-1 题解 (1) （1/秒） H:\fanwen caiji two\已上传lddoc\2018年乡镇完善创先争优发展汇报.doc解得 ， ，系统不稳定 (2)超前校正后系统开环传递函数为 作校正后系统对数幅频特性曲线如图所示，由图得： ， , ， 。 说明超前校正可以增加相角裕度，从而减小超调量，提高系统稳定性；同时增大了截止频率，缩短调节时间，提高了系统的快速性。 6-2 题解： 超前校正网络传递函数为 6-3题解： 超前校正校正网络 6-4题解：串联滞后校正网络为 6-5题解： （1） ， ， （2） ， （3）串联一个滞后校正装置 6-6题解： 6-7题解：（1） 所用的是串联迟后-超前校正方式： （2）校正后系统稳定时的开环增益 。 （3）当 时， 所以有 6-8 题解：（a） （1） （2） （b） （1） （2） 6-9题解： ， 6-10题解： ， 6-11题解： 6-12题解： 6-13题解： 第7章 习题答案 7-2 a） b) c） 7-3 a）交点为自振点；b) 交点为不稳定工作点； c）交点为自振点； d）交点a为不稳定工作点；交点b为自振点；e) 系统不稳定；f) 系统不稳定；g）交点a,c为自振点、b不稳定工作点；h) 系统稳定。 7-4 7-6 1) 系统稳定； 不稳定； 产生周期运动。 2) 7-7 1) 系统有自振， 2) 为使系统稳定，继电器参数a，b应满足 7-8 略 7-9 为开关线，相轨迹如图所示。 时，相轨迹在开关线上有幅度为 的跳变。当 时，相轨迹下跳，当 时 相轨迹上跳，最终收敛于坐标原点。 7-10 、 为开关线，相轨迹如图所示， 为闭合的环形。说明系统运动为等幅振荡，且和初 始条件无关。 7-11 略 第8章 参考答案 8-1（1） ； （2） ； （3） ； （4） ； （5） ； （6） ； （7） ； （8） 。 8-2（1） ； （2） ； （3） ； （4） ； （5） ； （6） 。 8-3（1） ； （2） ； （3） ； （4） 。 8-4（1） ； （2） 。 8-5 (a) ； (b) ； (c) ； (d) 。 8-6 8-7 (1)不稳定 ； （2）不稳定 ； （3）稳定 ； （4）不稳定 。 8-8 （1）不稳定 ； （2）稳定 。 8-9 ( ) 8-10 不稳定 。 8-11 。 8-12 ， ， 。 8-13 （1） （2） 。 8-14 （1）系统稳定； （2） ； ； ； （3） 。 8-15 。 8-16 。 8-17 。 电动机 发电机 � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� 电位器 � EMBED Equation.3 ��� 放大器 � EMBED Equation.3 ��� 负载 可逆 电动机 调压器 � EMBED Equation.3 ��� 减速器 扰动 热电耦 � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� 电压、功率 放大 电炉 � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� 进水阀 � EMBED Equation.3 ��� 减速器 出水 浮球 � EMBED Equation.3 ��� 水箱 � EMBED Equation.3 ��� 放大器 电动机 � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� 题5-8 （1）图 � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� 题5-8 （2）图 � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� 题5-8 （4）图 _1118251156.unknown _1118251167.unknown _1118251210.unknown _1118251223.unknown _1118251919.unknown _1118252022.unknown _1118252057.unknown _1118301571.unknown _1118301678.unknown _1118301700.unknown _1118301955.unknown _1118301982.unknown _1118302722.unknown _1118303028.unknown _1118303145.unknown _1118303283.unknown _1118303326.unknown _1118303690.unknown _1118303727.unknown _1118304453.unknown _1118305297.unknown _1118305503.unknown _1118305536.unknown _1118306860.unknown _1118306957.unknown _1118307028.unknown _1118307165.unknown _1118818161.unknown _1118818231.unknown _1118818328.unknown _1118818467.unknown _1118818877.unknown _1118819009.unknown _1118819134.unknown _1118819442.unknown _1118819523.unknown _1118819600.unknown _1118819769.unknown _1118820050.unknown _1118820587.unknown _1118820600.unknown _1118820618.unknown _1118820660.unknown _1118821532.unknown _1118821785.unknown _1118821868.unknown _1118823035.unknown _1118823162.unknown _1118836263.unknown _1118837154.unknown _1118837238.unknown _1118837701.unknown _1118837724.unknown _1118837758.unknown _1120328034.unknown _1120634158.unknown _1120634187.unknown _1120813691.unknown _1121332122.unknown _1121333198.unknown _1121333241.unknown _1121333495.unknown _1121336145.unknown _1121601724.unknown _1121602703.unknown _1121602704.unknown _1121602960.unknown _1121603246.unknown _1121603579.unknown _1124174504.unknown _1124174970.unknown _1124175336.unknown _1124175659.unknown _1124442041.unknown _1124442478.unknown _1124442506.unknown _1124442524.unknown _1124443782.unknown _1124443860.unknown _1124445395.unknown _1124479498.unknown _1124479556.unknown _1124479580.unknown _1124522417.unknown _1124522448.unknown _1124522624.unknown _1124522658.unknown _1126099880.unknown _1126099980.unknown _1126100009.unknown _1126100027.unknown _1126104108.unknown _1126153550.unknown _1126153583.unknown _1135501783.unknown _1135501784.unknown _1135501785.unknown _1135501786.unknown _1135501836.unknown _1135501945.unknown _1135501946.unknown _1135501947.unknown _1164096897.unknown _1229115278.unknown _1229115413.unknown _1229133567.unknown _1229133713.unknown _1229133801.unknown _1229134148.unknown _1229134279.unknown _1229134280.unknown _1234567893.unknown _1234567894.unknown _1234567895.unknown _1234567896.unknown _1234567897.unknown _1234567898.unknown _1234567899.unknown _1284904630.unknown _1284904863.unknown _1284905009.unknown _1285508244.unknown _1285508267.unknown _1285508725.unknown _1285508783.unknown _1285761949.unknown _1285762056.unknown _1285762844.unknown _1285762968.unknown _1285762985.unknown _1286428453.unknown _1286428789.unknown _1286429664.unknown _1286509931.unknown _1286510033.unknown _1286512435.unknown _1286720084.unknown _1286856797.unknown _1286857073.unknown _1286882777.unknown _1287032338.unknown _1356082918.unknown _1356082919.unknown _1356082920.unknown _1356707093.unknown _1356707094.unknown _1356707095.unknown _1357239531.unknown _1357239532.unknown _1357239533.unknown _1357239581.unknown _1357239582.unknown _1357239583.unknown _1357239641.unknown _1357239642.unknown _1357239643.unknown _1357284562.unknown _1357284563.unknown _1357284564.unknown _1358709695.unknown _1358709830.unknown _1359638459.unknown _1359638460.unknown _1359638485.unknown _1359638579.unknown _1359638580.unknown _1360530750.unknown _1360530751.unknown _1360530752.unknown _1360530753.unknown _1360530807.unknown _1360530808.unknown _1374932614.unknown _1374932841.unknown _1374932997.unknown _1374933104.unknown _1374933159.unknown _1374933600.unknown _1374935018.unknown _1374935223.unknown _1374935523.unknown _1375019168.unknown _1375019387.unknown _1375019388.unknown _1375019389.unknown _1375020243.unknown _1375020703.unknown _1375021162.unknown _1375021221.unknown _1375021359.unknown _1375021436.unknown _1375021472.unknown _1375021487.unknown _1375021588.unknown _1375021607.unknown _1375021667.unknown _1375021711.unknown _1375021764.unknown _1375021839.unknown _1375023370.unknown _1375023872.unknown _1375023921.unknown _1375023966.unknown _1375024297.unknown _1375024833.unknown _1375024965.unknown _1375034961.unknown _1375035358.unknown _1375035567.unknown _1375035836.unknown _1375036364.unknown _1375037742.unknown _1375040512.unknown _1375196809.unknown _1375214259.unknown _1375218433.unknown _1375221029.unknown _1375222724.unknown _1375223492.unknown _1375223856.unknown _1375256292.unknown _1375257269.unknown _1375259034.unknown _1375341393.unknown _1375341566.unknown _1375341624.unknown 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