自动控制原理参考答案-第2章.doc

第二章

题2-1：题2-1图中a、b所示电路为RC无源网络，图c和图d为RC有源网络。试求以为输入量，为输出量的各电网络的传递函数。

题2-1图 电网络

(a)
(b)
(c)
(d)

题2-2：试用运算法建立题2-2图所示LC、RLC电网络的动态结构图，并求解自至信号传输的传递函数。

a) b)
题2－2图
a) LC网络 b) RLC网络

(a)
(b)
题2-3：热敏电阻随温度变化的特性为，其中T为温度，R为阻值。试用小信号线性化方法提取温度分别为、时的线性化近似关系式。

时，
时，
题2-4：题2-4图a为机器人手臂双质量块缓解运动冲击的物理模型；图b为由两级减震环节构成的运动系统，它可以是汽车减震系统的物理模型。试分别建立它们以为输入量，为输出量的传递函数模型。

题2-4图 弹簧－质量－阻尼器平移运动模型
(a)
、

(b)

题2-5：题2-5图所示系统中，他励直流电动机拖动经减速器减速的负载运转，作用其上的大小可变的直流电压由晶闸管整流装置提供。设电网电压的幅值、频率、初相均不变，整流装置输出的电压与形成触发移相脉冲的电压满足，其中为常数。试完成：
(1) 时整流装置非线性特性的线性化；
(2) 绘制系统动态结构图；
(3) 求出分别以、为输入量，为输出量的传递函数。

题2-5图 电枢控制直流电动机拖动开环系统
(1)
(2) 参照教材38页图2-24
(3) 参照教材式(2-4)、(2-5)、(2-6)、(2-17)
其中，

(1)

(2)

题2-6：运算放大器电路如题2-6图所示，其中各参数为：，，，，。试计算传递函数。

题2-6图 运算放大器电路

题2-7：题2-7图为单容水箱控制水位的闭环控制系统，两个调节阀的开度分别为和。其中的开度由直流伺服电动机控制，旋转角度与开度成正比，比例系数为。试绘制动态结构图，并求解以给定电压为输入量，水位高度为输出量的传递函数。

题2-7图 单容水箱水位闭环控制系统
设水箱横截面积为，反馈电压为，水面高度与反馈电压比例为；
其中，

其中，
题2-8：试用动态结构图简化方法求解题2-8图所示两系统的传递函数。

题2-8图 系统动态结构图

(a)

(b)

方法一：

方法二：

方法三：

方法四：

题2-9：试应用梅逊增益公式计算题2-9图所示信号流图的如下传输：
(1) ； (2) 。

题2-9图 信号流图
(1) ，
，，

(2) ，
，，

题2-10：试应用梅逊增益公式计算题2-10图所示信号流图的传递函数。

题2-10图 信号流图
，
，
，
，
，，，，

题2-11：试绘出题2-11图所示系统的信号流图，并应用梅逊增益公式计算它们的传递函数。

a)

b)
题2-11图 系统动态结构图
(a) ，
，，，

(b) ，
，
，，，
，

题2-12：题2-12图为双输入双输出控制系统信号流图。由图可见，对没有信息传输（传递函数为0）。如果对的传输也为0，则系统实现了解耦控制（等效于由单独控制，由单独控制）。试求传递函数；所在支路是人为设置的，希望通过配置其传递函数来实现解耦，试找出由其它支路传递函数表达的解耦条件。

题2-12图 双输入双输出系统信号流图
，
，
，

解耦条件：

第2章主要知识点
1 传递函数中分母多项式等于“0”的s值是极点；传递函数中分子多项式等于“0”的s值是零点．开环系统的极点是开环极点，闭环系统的极点是闭环极点；开环系统的零点是开环零点，闭环系统的零点是闭环零点．闭环传递函数的分母多项式称为特征多项式；令特征多项式等于“0”就是特征方程．特征方程是对系统进行系统分析、系统设计的根本依据。
2 由系统动态结构图的简化过程可知，增加前馈环节使系统前向通路数增加，由此增加了系统闭环传递函数分子因式的个数；增加反馈环节使系统回路数增加，由此增加了系统闭环传递函数分母因式的个数。
3 系统在扰动量作用下输出量的传递函数的特征式与其在输入量作用下输出量的传递函数的特征式是相同的。