动动制原类）（非题答自控理自化习案
第一章习题
1-1（略）1-2（略）1-3解：受控对象：水箱液面。执行元件：通过电机控制进水阀门开度，控制进水流量。比较计算元件：电位器。被控量：水箱的实际水位hc测量元件：浮子，杠杆。放大元件：放大器。工作原理：系统的被控对象为水箱。被控量为水箱的实际水位hc。给定值为希望水位hr（与电位器设定电压ur相对应，此时电位器电刷位于中点位置）。当hc（或电动机通过减速器使阀门的开度减小（或增大），以使水箱水位达到希望值hr。?hr时，电位器电刷位于中点位置，电动机不工作。一但hc≠hr时，浮子位置相应升高出水hr_电位器放大器电动机减速器阀门水箱hc
浮子杠杆
水位自动控制系统的职能方框图1-4解：受控对象：门。执行元件：电动机，绞盘。放大元件：放大器。工作原理：系统的被控对象为大门。被控量为大门的实际位置。输入量为希望的大门位置。当合上开门开关时，桥式电位器测量电路产生偏差电压，经放大器放大后，驱动电动机带动绞盘转动，使大门向上提起。同时，与大门连在一起的电位器电刷上移，直到桥式电位器达到平衡，电动机停转，开门开关自动断开。反之，当合上关门开关时，电动机带动绞盘反转，使大门关闭。开?闭?门的位置
_门实际
受控量：门的位置测量比较元件：电位计电位器
放大器电动机绞盘大门
位置
仓库大门自动控制开（闭）的职能方框图1-5解：系统的输出量：电炉炉温给定输入量：加热器电压被控对象：电炉1放大元件：电压放大器，功率放大器，减速器比较元件：电位计测量元件：热电偶职能方框图：给定炉温
电位器—热电偶电压放大功率放大电机加热器电炉炉温
第二章习题
2-1解：对微分方程做拉氏变换：?X1(s)?R(s)?C(s)?N1?X(s)?K(Xs)1(s)21?
?X3(s)?X2(s)?X5?(s)TsX4(s)?X3??(s)X5(s)?X4(s)?K2N2?2(s)KX(s)?sC(s)?sC??35
N1(s)R(s)+-C(s)K2
X4(s)-X5(s)X1(s)X1(s)K1
N2(s)X2(s)X2(s)-X5(s)X3(s)(s)绘制上式各子方程的方块图如下图所示：X3(s)1TsX4(s)X5(s)K3
1s2?sC(s)将方块图连接起来，得出系统的动态结构图：N2(s)K2
_R(s)N1(s)+X1(s)-K1
X2(s)X3(s)-1TsX4(s)X5(s)C(s)K3
1s2?sC(s)/R(s)?
K1K3，Ts3?(T?1)s2?s?K1K3
2C(s)/N1(s)?C(s)/R(s)，C(s)/N2(s)??
K2K3Ts
Ts3?(T?1)s2?s?K1K3
2-2解：对微分方程做拉氏变换绘制上式各子方程的方块如下图：X2(s)R(s)-C(s)X5(s)X3(s)N(s)N(s)sTX5(s)KX1(s)R(s)sτX2(s)X1(s)X3(s)?X1(s)?K[R(s)?C(s)]?
?X2(s)??sR(s)
?(s?1)X3(s)?X1(s)?X2?(s)(Ts?1)X(s)?X(s)?X
435?
(?s)C(s)?X(s)?N?(s4)(Ts?1)N(s)??X5(s)?
1
s?11Ts?1X4(s)X4(s)—C(s)将方块图连接得出系统的动态结构图：X2(s)X1(s)X3(s)1s?1N(s)X5(s)Ts+1τsR(s)-K1Ts?1X4(s)—C(s)?K
?
sTs?1)K??(s?1)(Ts?1)(s?1)(C(s)??2R(s)kTs?(Ts?1)s?(K?1)1?
(s?1)(Ts?1)C(s)
N(s)
?0
2-3解：（过程略）(a)C(s)1
?2R(s)ms?fs?K
(b)3C(s)G1?G2?
R(s)1?G1G3?G1G4?G2G3?G2G4
(c)C(s)G2?G1G2?
R(s)1?G1?G2G1
(d)C(s)G1?G2?
R(s)1?G2G3
(e)C(s)G1G2G3G4?
R(s)1?G1G2?G2G3?G3G4?G1G2G3G4
K1K2K3s(Ts?1)KKKG(s)
C(s)/R(s)??2123
1?G(s)Ts?s?K1K2K3G(s)?
2-4解：（1）求C/R，令N=0求C/N，令R=0，向后移动单位反馈的比较点K3KKKs?K1K2K3GnTs?1C(s)/N(s)?(Kn?GnK12)?n23s1?K3KK2Ts?s?K1K2K3
1
Ts?1s（2）要消除干扰对系统的影响C(s)/N(s)?Gn(s)?
2-5解：（a）（1）系统的反馈回路有三个，所以有3
KnK3s?K1K2K3Gn
?02Ts?s?K1K2K3
KnsK1K2
∑L
a?1
a
?L1?L2?L3??G1G2G5?G2G3G4?
G4G2G5
三个回路两两接触，可得??1?
∑L
a
?1?G1G2G5?G2G3G4?
G4G2G5
（2）有两条前向通道，且与两条回路均有接触，所以P1?G1G2G3,?1?1P2?1,?2?1
（3）闭环传递函数C/R为G1G2G3?1C?
R1?G1G2G5?G2G3G4?G4G2G5
（b）（1）系统的反馈回路有三个，所以有3
∑L
G1
2G1
三个回路均接触，可得??1?
a?1
a
?L1?L2?L3??G1G2?G1?
a
∑L?1?G1G2?
自动控制原理(非自动化类)习题答案_第二版(孟庆明)
