自动控制原理作业1、下图是仓库大门自动控制系统原理示意图。

试说明系统自动控制大门开、闭的工作原理，并画出系统方框图。

2、下图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。

分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。

3、用离心调速器的蒸汽机转速控制系统如图所示。

其工作原理是：当蒸汽机带动负载转动的同时，通过圆锥齿轮带动一对飞锤作水平旋转。

飞锤通过铰链可带动套筒上下滑动，套筒内装有平衡弹簧，套筒上下滑动时可拨动杠杆，杠杆另一端通过连杆调节供汽阀门的开度。

在蒸汽机正常运行时，飞锤旋转所产生的离心力与弹簧的反弹力相平衡，套筒保持某个高度，使阀门处于一个平衡位置。

如果由于负载增大使蒸汽机转速ω下降，则飞锤因离心力减小而使套筒向下滑动，并通过杠杆增大供汽阀门的开度，从而使蒸汽机的转速回升。

同理，如果由于负载减小使蒸汽机的转速ω增加，则飞锤因离心力增加而使套筒上滑，并通过杠杆减小供汽阀门的开度，迫使蒸汽机转速回落。

这样，离心调速器就能自动地抵制负载变化对转速的影响，使蒸汽机的转速ω保持在某个期望值附近。

指出系统中的被控对象、被控量和给定量，画出系统的方框图。

4、电压调节系统如图所示：分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。

5、下图为函数记录仪函数记录仪是一种通用记录仪,它可以在直角坐标上自动描绘两个电量的函数关系。

同时,记录仪还带有走纸机构,用以描绘一个电量对时间的函数关系。

请说明其组成、工作原理。

并画出系统方框图。

6、下图为火炮方位角控制系统原理图，请说明其工作原理，并画出系统方框图。

7、试用梅逊公式法化简下面动态结构图，求如图所示系统的传递函数)()(s R s C 。

8、试用梅逊公式法求如图所示系统的传递函数)()(s R s C 。

9、方框图如图所示，用梅逊公式化简方框图求)()(s R s C 。

10、已知系统方程组如下：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-=-=--=)()()()()]()()([)()]()()()[()()()]()()[()()()(3435233612287111s X s G s C s G s G s C s X s X s X s G s X s G s X s C s G s G s G s R s G s X 试绘制系统结构图，并求闭环传递函数)()(s R s C 。

11、系统的微分方程如下：dt t dc dt t c d t x K t n K t x t x t x dtt dx Tt x t x t x t x K t x t n t c t r t x )()()()()()()()()()()()()()()()()(225322453452311211+=-==-==+-=式中1K 、2K 、3K 、T 为常数，)(t r 为指令，1n 、2n 为干扰，)(t c 为被控量。

试建立系统的动态结构图，并分别求传递函数)()(s R s C 、)()(1s N s C 、)()(2s N s C 。

12、求如图所示方框图的传递函数)()(s R s C 和)()(s E s C 。

13、某控制系统的方框图如图所示，试求 (1)该系统的开环传函)(s G k 、闭环传函)()(s R s C 和误差传函)()(s R s E 。

(2)若保证阻尼比ξ=0.7和响应单位斜坡函数的稳态误差为ss e =0.25,求系统参数K 、τ。

14. 控制系统方块图如图所示：（1）当a =0时，求系统的阻尼比ξ，无阻尼自振频率n ω和单位斜坡函数输入时的稳态误差；（2）当ξ=0.7时，试确定系统中的a 值和单位斜坡函数输入时系统的稳态误差。

15. 设单位反馈系统的开环传递函数为)61)(31()(s s s K s G ++=若要求闭环特征方程的根的实部均小于-1，问K 值应取在什么范围？16、典型二阶系统的单位阶跃响应曲线如图二所示，试确定系统的闭环传递函数。

17、单位负反馈系统的开环传递函数为2()(40100)aK G s s s s ξ=++ （1）试确定使系统稳定的开环增益K 、阻尼比ξ的范围。

（2）若2=ξ，并保证系统的极点全部位于1-=s 的左侧，试确定此时的开环增益K 的范围。

18、已知系统的结构图如图所示：（1）当0=f K 、10=a K 时，试确定系统的阻尼比ξ、固有频率n ω和单位斜坡输入时系统的稳态误差。

（2）若使6.0=ξ，单位斜坡输入下系统的稳态误差2.0=ss e ，试确定系统中f K 的值，此时放大系数a K 应为何值。

19、设单位反馈系统的开环传递函数为)104.0()(+=s s Ks G ，要求系统响应单位匀速信号的稳态误差%1≤ss e 及相角裕度 45≥γ，试确定串联迟后校正环节的传递函数。

20、已知单位反馈系统的开环传递函数为)(s G =)11.0(200+s s试设计串联校正环节，使系统的相角裕度不小于︒45，剪切频率不低于50s rad /。

21(R（f（2）计算静态位置误差系数、静态速度误差系数和静态加速度误差系数，并说明内反馈s K f 的存在对系统稳态误差的影响。

22、单位反馈系统的开环对数幅频特性曲线)(0ωL 如图所示，采用串联校正，校正装置的传递函数 ⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=110013.011013)(s s s s s G c开环对数幅频特性曲线（1）写出校正前系统的传递函数)(0s G ；（2）在上图中绘制校正后系统的对数幅频特性曲线)(ωL ； （3）求校正后系统的截止频率c ω和相角裕度γ。

23、某系统的开环对数幅频特性如图所示，其中虚线表示校正前的，实线表示校正后的。

要求:（1）确定所用的是何种串联校正方式，写出校正装置的传递函数)(s G c ； （2）确定使校正后系统稳定的开环增益范围；（3）当开环增益1=K 时，求校正后系统的相角裕度γ和幅值裕度h 。

24、已知系统结构如图所示，采样周期s T 2.0=。

求系统稳定时K 的取值范围。

R )(s C25、离散系统结构图如下图所示，采样周期1=T 。

（1）写出系统开环脉冲传递函数)(z G ； （2）确定使系统稳定的K 值范围； 26、试求)2)(1()3()(+++=s s s s s E 的z 变换。

27、已知单位反馈系统的开环传递函数为)(s G =)11.0(200+s s试设计串联校正环节，使系统的相角裕度不小于︒45，剪切频率不低于50s rad /。

28、设单位反馈系统的开环传递函数为)104.0()(+=s s Ks G ，要求系统响应单位匀速信号的稳态误差%1≤ss e 及相角裕度 45≥γ，试确定串联迟后校正环节的传递函数。

29、系统不可变部分的传递函数为：)12.0)(11.0()(0++=s s s K s G v要求满足性能指标：（1） 系统型别1=v（2） 开环增益125-=s K v （3） 剪切频率s rad c /5.2=ω（4） 相角裕度040≥γ试确定合适的校正环节30、某最小相角系统的开环对数幅频特性如下图所示。

要求:1、写出系统开环传递函数；2、利用相角裕度判断系统的稳定性；3、将其对数幅频特性向右平移十倍频程，试讨论对系统性能的影响。

31、一单位负反馈系统开环对数幅频渐进线如图所示，要求： （1）写出系统的开环传递函数； （2）判定闭环系统的稳定性；（3）如果输入信号t t r =)(时，求系统在输入信号作用下的稳态误差ss e 。

dB L32、已知最小相位系统的开环传递函数Bode 图的对数幅频特性如图所示，试求该系统开环传递函数。

dB L /)(ω33、已知最小相位系统Bode 图的渐近幅频特性如图所示，求该系统的开环传递函数。

34、某系统的结构图和Nyquist 图如图(a)和(b)所示，图中2)1(1)(+=s s s G 23)1()(+=s s s H试判断闭环系统稳定性，并决定闭环特征方程正实部根的个数。

35、设某控制系统的开环传递函数为)()(s H s G =)10016()12.0(752+++s s s s 试绘制该系统的Bode 图，并确定剪切频率c ω的值。

36、已知最小相位系统Bode 图的渐近幅频特性如下图所示，求该系统的开环传递函数。

37、已知最小相位开环系统的渐进对数幅频特性曲线如图3所示，试：（1）求取系统的开环传递函数（2）利用稳定裕度判断系统稳定性38、已知最小相位系统Bode 图如图3所示 ，试求系统传递函数。

39、已知单位负反馈系统的开环传递函数为)15.0)(1()(++=s s s K s G ，试用根轨迹法分析系统的稳定性，确定若系统稳定K 的取值范围。

40、单位反馈系统的开环传递函数为 )174()1()12()(2-++=s s s K s G试绘制系统根轨迹，并确定使系统稳定的K 值范围。

41、单位反馈系统的开环传递函数为 2*)3()(+=s s K s G （1）绘制∞→=0*K 时的系统根轨迹（确定渐近线，分离点，与虚轴交点）；（2）确定使系统满足10<<ξ的开环增益K 的取值范围；（3）定性分析在10<<ξ范围内，K 增大时，s t ,00σ以及t t r =)(作用下ss e 的变化趋势（增加/减小/不变）。

42、设系统开环传递函数为*2()()(3)(22)K G s H s s s s s =+++试绘制闭环系统的概略根轨迹；并确定系统稳定时*K 的取值范围。

43、已知单位负反馈系统的开环传递函数为)15.0)(1()(++=s s s K s G ，试用根轨迹法分析系统的稳定性，若主导极点具有阻尼比5.0=ξ，求系统的性能指标%σ、s t 。

44、某单位负反馈系统的开环传递函数为：)22()()(2+++=s s s a s s G 45、如图所示的二阶系统中，1K 和2K 是两个待定参数。

为使闭环系统的阻尼比6.0=ξ，并且在输入信号t t r =)(的情况下稳态误差1.0=ss e ，求：1K 和2K 的值。

)(s45、已知单位负反馈系统的开环传递函数为 ()(0.11)(0.21)K G S s s s =++， 1、试求使系统稳定的K 值；2、若r(t) = 2t ＋2时，要求系统的稳态误差为0.5，问K 应取何值。