要使
+ -
10 s(s 1)
1 Ks
(b)
习题
(3)比较两系统性能 系统（a）：
系统（b）：
增加速度负反馈后，系统的最大超调量减小，调节 时间减小，即提高了系统的稳定性和快速性。
习题
3.10 系统输入信号分别为单位阶跃信号、单位斜坡信号和 单位抛物线信号，分别计算系统的稳态误差。 解: 开环传递函数
习题
1.5 如图是水位自动控制系统的原理图。在运行中，希望 维持水面高度H不变。试分析它的工作原理，画出该系统的 方框图并指出控制对象、给定量、被控量、扰动量是什么？
习题
工作原理： 当电位器电刷处于电位器零电压位置时，电机不动，
控制阀门L1维持一定的开度不变，使水箱中的流入水量 和流出水量相等，从而水面保持在希望的高度H。
特征方程： s3 (10K f 1)s2 10s 10 0
劳斯表：
系统稳定的 充要条件是：
即当
时系统是稳定的。
习题
3.5 如图为仿型机床位置随动系统结构图，试求：
（1） 、n ；（2）单位阶跃响应的 p% 、tr 、t p 、ts 。
+ -
Kp 9
1 s(s 1)
解: 闭环传递函数：
与标准形式相比：
H2
+
G1
+-
-
H1
G2 + -
G3 H3
解：首先通过移动综合点和引出点消除交错。
+
G1
-
H1
H2 G1G3
G2 + -
G3 H3
习题
+
G1
-
H1
H2 G1G3
G2 + -
G3 H3
H2 G1G3
+
G1 1 G1 H1
G2
G3 1 G3 H3
习题
+
G1
1 G1 H1
传递函数:
H2 G1G3
习题
若水位上升，浮子位置也相应上升，带动杠杆使电 位器电刷从电位器零电压位置下移，从而给电动机一定 的控制电压，驱动电动机通过减速器减小L1阀门开度， 使进入水箱的流量减少，水箱水位下降，浮子位置相应 下降，电位器电刷上移直到电位器零电压位置时，系统 重新处于平衡状态，水面恢复到给定高度。
习题
控制对象： 水箱 被控量： 水面高度 扰动量： 出水流量Q2
这是一个Ⅰ型系统。
G2
G3 1 G3 H3
习题
2.13 试求图示系统在给定和扰动两种输入作用下的总输
出。
G3
N (s)
++
G1
++
G2
--
+-
H
解:(1)在给定输入R(s)单独作用下,令N(s)=0
习题
G3
++
G1
++
G2
--
H
N (s)
+-
(2)在扰动输入N(s)单独作用下,令R(s)=0
2个前向通道：
2个回环：
习题
给定量： 电位器零电压位置h r
方框图：
hr +
电位器 ∆u 放大器
给定量 -
电刷位置
反馈量
电动机 减速器 浮子、连杆
阀门
Q 2 扰动量 水箱 h
被控量
习题
给定量： 希望水位H r
方框图：
Hr+
浮子
给 - 杠杆 定 量
反馈量
电位器 ∆u 放大器
电动机
减速器
阀门
Q 2 扰动量 水箱 h
被控量
习题
执行环节：电动机、减速器、可变电阻器，产 生控制信号if（发电机励磁电流）
控制对象：发电机
反馈环节：反馈电位器，将发电机电压变换成反 馈电压uf反馈到输入端
习题
2. 控制对象：电动机 主扰动量：负载的变化
给定量： 给定电压u r 被控量： 发电机电压
方框图：
给定
ur +
∆u 放大器
电位器
-
ufBiblioteka 电动机 减速器 反馈电位器
1.6 如图是直流发电机电压自动控制系统原理图。试问： 1.该系统由哪些环节组成？各起什么作用？ 2.画出该系统的方框图，并指出控制对象、给定量、被
控量、主扰动量是什么？ 3.当负载电流变化时，系统如何保持发电机的电压恒定？
解：1. 给定环节：给定电位器，产生给定电压 比较环节：通过线路连接将给定电压与反馈电压 进行比较 放大环节：放大器，将偏差电压放大
习题
2.14 试用梅逊公式求图示系统的传递函数。
解: 2个前向通道： 5个回环：
5个回环均相互接触，特征式 与所有回环都接触，
习题
3.2 已知系统的动态结构图如图所示，试用劳斯判据确定 使系统稳定的 K f 值的范围。
+ -
1 1 s
10
-
s(s 1)
Kf s
解: 闭环传递函数：
特征方程：
习题
可变电阻 发电机 u
习题
3. 负载电流增大时，发电机电压减小，反馈电 压减小，偏差电压∆u增大， ∆u > 0，电动机通过 减速器带动可变电阻触头下移，励磁电流增大， 发电机电压增大，直至重新达到期望值。
i↑
u↓
uf↓
△u↑
if↑
u↑
习题
2.10 化简系统结构图，求传递函数 C(s) / R(s) 。
则：
习题
超调量 上升时间 峰值时间 调节时间
习题
3.6
一单位反馈系统的开环传递函数为
G(s)
K
s(s 1)
，
其单位阶跃响应曲线如图所示，试确定系统参数 K 及 。
c(t)
解: 闭环传递函数：
1.25 1
0 1.5
则：
t /s
由响应曲线得：
习题
由响应曲线得：
c(t)
1.25 1
0 1.5
t /s
2个回环相互接触，特征式
与 不接触，
；与
均接触，
习题
G3
++
G1
++
G2
--
H
N (s)
+-
(3) 给定输入R(s)与扰动输入N(s)共同作用下
习题
2.14 试用梅逊公式求图示系统的传递函数。
G4
++
G1
+
G2
--
-
H1
G3 + +
H2
解: 2个前向通道： 5个回环：
5个回环均相互接触，特征式 与所有回环都接触，
习题
3.8 原系统如图(a)所示，具有速度反馈系统如图(b)所示，
试求:(1)原系统的 和 n ；(2)为使系统b的 0.5 ，试确 定 K 和 n 的值；(3)比较两系统的性能。
+ -
10 s(s 1)
+ -
10 s(s 1)
(a) 解: (1)原系统
1 Ks
(b)
习题
(2)增加速度反馈后
当流出水量发生变化时，水箱水位便相应地发生变 化。
习题
若水位下降，浮子位置也相应下降，带动连杆使电 位器电刷从电位器零电压位置上移，从而给电动机一定 的控制电压，驱动电动机通过减速器加大L1阀门开度， 使进入水箱的流量增加，水箱水位上升，浮子位置相应 上升，电位器电刷下移直到电位器零电压位置时，系统 重新处于平衡状态，水面恢复到给定高度。