2022年《自动控制原理》李晓秀.docx

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1、名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -优秀学习资料 欢迎下载自动掌握原理（第2 版）李晓秀1-3 题第 1 章习题答案U 不变；系统的掌握任务是保持发电机端电压当负载恒定发电机的端电压 U 等于设定值 U 时,U 0,电动机不动,电位器滑臂不动,励磁电流 fI 恒定；当负载转变,发电机的端电压 U 不等于设定值 U 0 时,U 0,U 经放大器放大后掌握电动机转动,电位器滑臂移动动,使得励磁电流 fI 转变,调整发电机的端电压 U ,直到U U ；系统框图为：负载U0U放大器电动机电位器fI发电机U1-4 题（1）在炉温掌握系统中,输出量为电炉内

2、温度,设为T ；输入量为给定毫伏信号,设为 ru ；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；掌握装置有电压放大器、功率放大器、可逆电动机、减速器、调压器等；细心整理归纳 精选学习资料 系统框图为：扰动T cruu电压、功率可逆减速器调压器电炉放大电动机ru 等于uf热电耦（2）炉温掌握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, 第 1 页,共 18 页 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -u ,即 f

3、u0,可逆电动机电枢电压为优秀学习资料欢迎下载0,电动机不转动,调压器滑臂不动,炉温温度不转变；如实际温度小于给定温度,u u r u f 0,经放大后掌握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；如实际温度大于给定温度,u u r u f 0,经放大后掌握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 fu 和 ru 之间的偏差减小甚至排除,实现了温度的自动掌握；1-5 题（1） 在水位掌握系统中,输出量为水位高度H ；输入量为给定电压u ；扰动输入为出水量等；系统原理框图为：出水ug放大器uf电动机减速器进水阀水箱H浮球（2）当实际水位高度H 为设定

4、高度时,与受浮球掌握的电位器滑臂位置对应的fu 与给定电压 u 相等,电动机不转动,进水阀门维护不变；如水位下降,电位器滑臂上移,u f 增大,偏差u u g u f 0,经放大后掌握电动机逆转调大进水阀门,加大进水量使水位上升；如水位上升降,电位器滑臂下移,u 减小,偏差 u u g u f 0,经放大后掌握电动机正转调小进水阀门,减小进水量使水位下降,实现了水位的自动掌握；第 2 章 习题答案2-1 题a R CR Cduc uc R Cdu t dtu t dtb duc 11uc dur 1ur dtR CR CdtR C2-2 题细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - -

5、 - - - - - - - - 第 2 页,共 18 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -dF1.1 12.65 1.1 yy优秀学习资料欢迎下载0.253.03dyF3.03y2-3 题dQ0.0021 21H02.250.00211HdHH3Q0.0030.002H2.250.00150.0021332-4 题a Xc 11fss1sk2Xr 1fs1k 1k2f1s1f2b Xc f1k 1k2f21X s1f2srk1k 2k 12-5 题a Uc R C C sC 1R C2 s12RC2s1

6、Ur R 1R 2C C s 1 2C 1C2b Uc LsR 2Ur R LCs2R R CL sR 1R 2c Uc 2 RC R C sRC 1Ur 3 R LC C sR R C C 2LC22 sR C 1R Cd Uc 2 RC R C sRC 1R C 2s1Ur 2 R R C C sRC 1R C 2RC 2s12-6 题细心整理归纳 精选学习资料 a Uc R C s 1 11R C s 0 01 第 3 页,共 18 页 Ur 2 R C C s22R C sb Uc RCs1Ur - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

7、 - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -c Uc R 2R C s优秀学习资料欢迎下载1R C s1Ur R 0R 1R C s12-7 题a C s G 11G2G G H2G 4R s 1G2G G2b C s G 1G2R s 1G G3c C s G G G 3R s 1G G H1G H12-8 题解由微分方程组建立系统结构图为3xx 4K3K4C s R s 1xsK12xK2s5xTs1传递函数C s K K K4sK5K K K5K K K K4R s Ts2K K K4K T1 sK3K K K K42-9 题解由有源电路建

8、立系统结构图为R C s1R 3R 01Uc Ur 1R C sR C sR C s 3 3传递函数Uc T sK T s1,1R C3Ur 1 T s1K T s其中,KR 32,T 1R C T 2R C2T 32 R C 02-10 题细心整理归纳 精选学习资料 C s G G G 1 2 3G G 2 3 第 4 页,共 18 页 R s 1G 2G G G3 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -C s G 3G G 3优秀学习资料欢迎下载N

9、 s 1G2G G G 32-11 题作信号流图略a C s 1P 11P 22P 33P 44G G2G 2G 1G H11G H G H233R s 1G H1G G H2G H2b C s P 11P22G G2G 1G HR s 1G H1G H2G H 33 G G H2G H G HcC s P 11P 22P 33P 44G G 5R s G G G 5G G G 5G G G 21G 5G G G 21G 51G 1G 3G 4G 5G G G G6G G G G 5G G 5G G 5d C s R s P 1P 22P 33P 44G 1G22 G G21G 1G23G G

10、22-12 题作信号流图略C s P 11P 221G H1G G G3G G41G H12R s G H2G G G H H2G H G HE s P 11P 221G H11G H2G G H H2G H G H2R s G H2G G G H H22-13 题C s P1P 22P 33G G G G 4G G G 53G G 61G H22G G H G H2R s 1G H2G H2G G G G H3G G G HG G H3G H G H2-14 题a C s P 11P 225010.5201 100.529515.13 第 5 页,共 18 页 R s P 11P 221 1

11、020.5 100.5219.5C s abcded1bgb R s P 11P 221afbgchefghafchc C s P 33P 44R s 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -1G H1G H2优秀学习资料欢迎下载4G G G G G HG H3G G G 5G G G G G G HP 1G G G H4G H G G H4G H1G H G H2G H G H3G H G H3G H G G G H 4 2

12、 1 8 64G H 42G H G G H 7 1 8 64G H G H 4 2 81G H G H G H 2 1 4 2 63G G G G G G11P 2G G G G G21P 3G G G 1 8 611G H 42P 4G G G G 7 1 8 641G H 42第 3 章习题答案3-1 题1 稳固3-2 题2 稳固K26654,4.062rad/s7.2 e9 t 第 6 页,共 18 页 3 不稳固, 2 个正实部根4 稳固5 临界稳固1 0 K 3 3-3 题2 0 K 1/2 a 0.13-4 题b KH0.85不具有1的稳固裕度3-5 题系统响应连续振荡,即系统临

13、界稳固时3-6 题K2 ,a0. 7 52. 5 c t 7.2 e4 t3-7 题KH0. 9 ,K01 03-8 题T0. 2 5 m i n , e ssT1 01 闭环传递函数C s s2363-9 题36,单位脉冲响应R s 13s3-10 题2 n6,1.081 c t 0.51e10t细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -2 C s s283.2优秀学习资料欢迎下载55.9 , 2.51 1.2 etsin1.

14、48 tR s 2s3-11 题0. 3 1,n1 6.,C s 2 s1.8272.32%R s 10.23s272.33.12 题0. 3 3 ,n2. 2K21/ 0.751.33,K 13.87,a1.53-13 题1 0.24,n2.12,p46%,st6s5 %st8 s 3-14 题2 0.5,n1,p16.3%,st6 s5%st8 s 2%3 1.25,n0.4,p0,st15 s5 %st20 s 2%0. 5 1 7 ,n1. 4T0. 6 7 , K1. 43-15 题1 0.2252 % 2 0.59,n1.7Kn22.89,0.69n20.707p4. 3 %st3

15、 s5 %st4s 3-16 题3-17 题1 Kp50,Kv0,Kp0,e ss3-18 题2 Kp,Kv78,Kp0,e ss3 Kp,Kv,Kp5,e ss0.440 K 125/20 3-20 题1 e ss221K KK12 应当提高G s 部分的放大系数；3-21 题 （1）略3-22 题2 e ssa 3s 时,系统不稳固,内反馈s 存在时 , 只要取0.9 系统稳固； 第 7 页,共 18 页 a 11 无内反馈细心整理归纳 精选学习资料 2 e ss110,内反馈s 的存在使稳态误差增大；5 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

16、- - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -3-23 题K3 2,0. 1 8 7优秀学习资料欢迎下载第 4 章 习题答案4-1 略4-22 ,j0 在根轨迹上,0,j1 和3 ,j2 不在根轨迹上；2 .5和7. 28； 第 8 页,共 18 页 4-3（1）实轴上的两个会合点为0. 63和3. 59,两个分别点为（ 2）实轴上的分别点为0 .6；渐进线：A1 . 75,2；,（ 3）实轴上的分别点为1,根轨迹与虚轴交点为：1j,3渐进线：A2,3,；34-42210 2,圆方程：半径10 ,圆心00,；4-5（1）分别点为0.59,会合

17、点为.341；（2）K r,3s2j2；224-6 分别点为s 10.83, Kr10.34；s 24.38, Kr211.66根轨迹与虚轴交点为：j2,Kr2（1） 2Kr11.66（2）Kr2稳固；4-7 （1）实轴上的分别点为0 . 845,根轨迹与虚轴交点为：j；渐进线：A2,3,；（2）3 . 1Kr48；（3）K r48 ,2 . 83 rad/s；j1.16（4）Kr8 . 34；闭环传递函数为：s4.56s0.678.34s0.67j1.16细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结

18、精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -4-8（1）稳固范畴是0K3；优秀学习资料欢迎下载（2）当0 . 5 时 ,s ,120 . 33j0 . 58 ,K.0 53； 第 9 页,共 18 页 - - - - - - - - - 可近似为二阶系统：Gs s20 .4360 .436,%16 3. %,t s.91 s；0 .66s4-9（1）实轴上的分别点为21.13；根轨迹与虚轴交点为：j70.71；渐进线：A50,3,；（ 2）临界稳固的开环增益为150 ；（ 3）开环增益为9. 62；4-10 分别点为3. 732；临界阻尼时Kr5 . 46； 出射角

19、：145 ；4-11 略；4-12 特点方程为110K s0, 开环零极点：p 12.05j3 ,. 12 ,z 10；2 ss10分别点为：s3 .732；4-13 出射角为18060；入射角为135 ；与虚轴交点为j2,K1；4-14 由根轨迹通过0.65j1.07求出T 10 . 668,此时开环传递函数为6.68Kss.145；s s1 2 4-15（1）a9或a1时有一个分别点；（ 2）a9 或a1时有二个分别点；4-16 G s Krs4 分别点为：s0. 354,Kr.004,3s.1 292；s s12虚轴交点：2 ；4-17 实轴上的分别点为0.634,会合点为2 .336；

20、增益对阻尼特性的影响：从根轨迹图可以看出,对于任意K0,闭环系统都是稳固的,但阻尼状况不同；在增益较小时0K0.0718系统是过阻尼系统,增益很大时K13.93也是过阻尼系统,但中等增益时（0. 0718K13.93 是欠阻尼系统；4-18 等效开环传递函数G s s3324Tss24s22（ 1）渐进线：A1 5.,2；根轨迹与虚轴交点为：j2. 828；细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -出射角：p 1140.1,p2优秀学习资料；欢迎下载140.1（ 2

21、）稳固范畴：T1；第 5 章习题答案45-1 题1 c t 1.58sin2 t18.4 2 c t 0.82sint20.5 1. 5 8 c o s 3 c t 1. 5 8 c o s 26 34 c t 0. 8 2 s i n 2 0. 3 5 5-2 题1 G j 0H j 090, limG jHj0270,穿越负实轴,穿越频率0.707rad/s, 幅值A23；Hj0360,不穿越负实轴2 G j 0H j 0180, limG j3 G j 0H j 0270, limG jHj090,穿越负实轴,穿越频率1.4rad/s, 幅值A 1；Hj090,不穿越负实轴4 G j 0

22、H j 0180, limG j5-4 题a G s H s 101b G s H s 0.1 s10.1 s0.02sc G s H s s100 s100s1d G s H s 50110.05s 0.01se G s H s 2 s2101f G s H s ss210010.76s0.6s74774750250K1s1125-5 题1 G s H s 2 s1s1,式中K13细心整理归纳 精选学习资料 2 画出对应的对数相频特性曲线和奈氏图（略）； 第 10 页,共 18 页 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结

23、精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -5-6 题G s H 1 s0. 3 1 6优秀学习资料欢迎下载s1 1 0 01 3 1. 6 2 1 s0. 11 s 1 4. 2 1 71 1s 1 14 2. 1 75-7 题a不稳固b 稳固0c 不稳固Im00Red 稳固e 稳固f 稳固g 稳固h 不稳固10.75-8 题1P0,2 ,穿越负实轴,穿越频率0.35rad/s,幅值A 10.7；开环奈氏图如图；N1,系统不稳固题 5-8 （1）图2P1,1,020ImRe穿越负实轴频率5rad/s,0幅值A 2；开环奈氏图如图；NNN10.50.5P2系统稳固题

24、 5-8 （2）图3P0,1 ,G j 0 H 0 90, limG j1Hj0270,穿越负实轴频率4.47rad/s, 幅值A8.3；开环奈氏图略；N,系统不稳固Im0（4）P0,200Re0 时不穿越负实轴,开环奈氏图如图；N0,系统稳固 第 11 页,共 18 页 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -5-9 题0K1 0 , 或2 5 K优秀学习资料欢迎下载题 5-8 （4）图1 0 0 05-10 题1 穿越负实

25、轴g0.458rad/s,A g29.76 K ,稳固条件 0K0.0336 第 12 页,共 18 页 5-11 题穿越负实轴g3.16rad/s,A g0.1 K ,稳固条件K101 由 Bode 图,得c4.47rad/s, 穿越 -180g4.47rad/s, 系统临界稳固5.12 题2 由 Bode 图,得c2.23rad/s, 不穿越 -180,系统稳固3 由 Bode 图,得c1.41rad/s, 穿越 -180g9rad/s, 系统稳固4 由 Bode 图,得c2rad/s, 不穿越 -180,系统稳固1 系统稳固,c6.32,17.2,g44.7,h34 dB5-13 题2

26、系统不稳固,c3.42,77.3,g0.86,h33.4 dB3 系统稳固,c4.47,35.61 c1,39.3,g3.16,h20 dB5-14 题2 要求系统相位裕量为45 时,c0.85,K0.853 要求系统幅值裕量为20dB ,K1K1. 0 3,或K9. 65-15 题a0. 8 45-16 题0. 4 5 6 ,n2.,43.33-17 题c3. 6 7,52.6细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -优秀学习

27、资料 欢迎下载第 6 章 习题参考解答6-1 题解 1 解得c 0KKVCMax6（1/秒）e ssGs6s 0 .2 s1 0 5.s1263.46,03.8 og03.22 0 l g 01 d B,系统不稳固2超前校正后系统开环传递函数为Gc s G s s . 0 08s6 0 4s1 1 1 . 0 2s1 0 5 s作校正后系统对数幅频特性曲线如下列图,由图得：g7. 3 , hc4.8,o 22.5dB ；2.371, 20lgh7.5说明超前校正可以增加相角裕度,从而减小超调量,提高系统稳固性；同时增大了截止频率,缩短调剂时间,提高了系统的快速性；6-2 题解：超前校正网络传递

28、函数为Gcs 10.38s10. 0 7 6 s6-3 题解：超前校正校正网络nGc 10. 0 3 第 13 页,共 18 页 510.0067 6-4 题解：串联滞后校正网络为Gcs 1Ts1139.s1Ts1154 .3 s6-5 题解： （1）05.,4,e ssv.0 25细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -（2）Kc0 . 15,e ssv优秀学习资料欢迎下载.04（ 3）串联一个滞后校正装置6-6 题解：G

29、c s113 57s1-超前校正方式：10 28 s357s10 00286-7 题解：（1）Gcs 10 ss1 21所用的是串联迟后1 0 . 1 s（2）校正后系统稳固时的开环增益0K1 1 0；（3）当K1时,c11010031 6.g所以有h180jc83.721Gg109.86-8题解：（a）（1）GsG cas G0s s20s1s1 s100.1（b）（2）aca55035.26稳固性增强,oo减小；c 0响应变慢；214.14高 频 段 被 压 低抗高频干扰才能增强；（1）G s Gcbs G0s s1s 201 s 20110 s1ss（2）cb20c014 . 14100101 0 0响应速度加快；b180bcb78 .7035. 2600减小；6-9 题解：1T高频段被抬高抗高频干扰才能下降；0 . 6,K13 . 546-10 题解：Kt.0 0199.0 02,rT0 . 1 第 14 页,共 18 页 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - -