控制工程基础章节习题库.doc

绪论 1、什么是闭环系统？其有什么特点？ 解：系统的输出量对系统有控制作用，或者说，系统中存在反馈回路,称为闭环系统。 闭环系统的主要特点是精度高，抗干扰能力强，结构复杂。 2、什么是开环系统？其有什么特点？ 解：如果系统的输出量与输入量间不存在反馈的通道，这种控制方式称为开环控制系统。 该系统简单、稳定、可靠。若组成系统的元件特性和参数值比较稳定，且外界干扰较小，开环控制能够保持一定的精度。但总体精度通常较低、无自动纠偏能力 3、什么是反馈？ 解：把取出的输出量送回输入端，并与输入信号相比较产生偏差信号的过程，称为反馈。 4、对自动控制系统基本要求是什么？ 解：稳定性（稳）、快速性（快）、准确性（准） “稳”与“快”是说明系统动态（过渡过程）品质。 系统的过渡过程产生的原因 ： 系统中储能元件的能量不可能突变。 “准”是说明系统的稳态（静态）品质 5、图示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。 水箱液位控制系统 扰动(出水量) 转换装置 工作原理:设电位器中点接零电位对应于希望液面高度.当系统处于平衡时,,液位C维持不变.当,则导致液面下降,此时,电位器滑臂偏离接地的零电位,则使得直流伺服电动机转动,经过减速后,进一步调节控制阀,使得↑→c当液位上升到期望值时，且达到新的平衡，此时电位器输出的电压为零，控制阀达到新的开度。 6、图示为仓库大门自动控制系统图，试说明自动控制大门开启和关闭的工作原理，并绘出其方框图。 仓库大门自动控制系统 工作原理：当合上开门开关时，电位器桥式测量电路产生一个偏差电压信号。此偏差电压经放大器放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，使大门向上提起。与此同时，与大门连在一起的电位器电刷上移，直到桥式测量电路达到平衡，电动机停止转动，开门开关自动断开。反之，当合上关门开关时，伺服电动机方向转动，带动绞盘转动使大门关闭，从而实现远距离自动控制大门开关的要求。 第二章 1、 求下列函数的拉氏变换，假设当时，。 (用和角公式展开) 解： 2、 已知 (1) 利用终值定理，求时的值。 (2) 通过取的拉氏反变换，求时的值。 解：(1)利用终值定理 (2) 其中 ； 所以 3、求函数的拉氏反变换。 解： 其中； 所以 4、 求的卷积。 解：由卷积定理可知： 所以 5、列出图题所示各种机械系统的运动微分方程式。 (a) (b) 解：图(a)：列写平衡方程式： 解得： 图(b)：因为 所以 6、 求各图所示电气网络输入和输出量之间关系的微分方程，图中为输入电压，为输出电压。 (a) (b) 解：图(a)：由基尔霍夫电流定律得 其中；； 解得： 图(b)：由基尔霍夫电流定律得 (2-1) 式中； 由基尔霍夫电压定律得 (2-2) 把式(2-1)代入到式(2-2)中，得到 (2-3) 对式(3-3)两边同时取微分，解得 7、求各图所示的机械系统的传递函数。 (a) (b) 解：图(a)：中间变量,且 列平衡方程： (2-4) (2-5) 对式(2-4)和式(2-5)进行拉氏变换，并消去中间变量得： 该系统的传递函数为 图(d)：列平衡方程： (2-6) 对式(2-6)进行拉氏变换得： 该机械系统的传递函数为： 8、 证明图(a)和图(b)所示的系统是相似系统。(输入：： 输出：) (a) (b) 证明：对系统(a)： 由基尔霍夫电流定律得