《自动控制原理》课后习题答案

简介：
《自动控制原理》课后习题答案提供了该课程教材中各章节练习题的详细解答，帮助学生巩固理论知识、提高解题能力。 ### 自动控制原理课后答案知识点解析 #### 一、自动控制原理概述 **自动控制原理**是一门研究如何设计和分析控制系统以实现自动化过程的学科。它主要涉及开环控制和闭环控制两种基本类型。 - **开环控制系统**：这类系统的特点是没有反馈环节，即输出不会对系统的控制作用产生直接影响。例如，简单的定时器就是一个开环控制系统。 - **闭环控制系统**：与开环系统不同，闭环控制系统具有反馈机制，能够根据输出的变化调整输入信号，从而达到稳定输出的目的。典型的例子如恒温器。 #### 二、开环控制系统与闭环控制系统实例 试举几个开环控制系统与闭环控制系统的例子，并画出它们的框图说明工作原理： - **开环控制系统实例**： - 原始蒸汽机速度控制系统：通过设定一定的蒸汽压力来控制活塞运动的速度，但这个压力不会根据实际速度的变化进行调整。 - 烧开水的例子：设定期限让电热水壶加热，而不考虑水是否沸腾。 框图简述：输入信号直接经过控制器到达执行机构，影响被控对象，没有反馈路径。 - **闭环控制系统实例**： - 直流电动机自动调速系统：通过检测电机实际转速，并将其与目标转速比较后调整驱动电压来调节转速。 框图简述：包含反馈路径，可以将输出值和期望值进行对比并根据偏差调整控制器的输入信号。 #### 三、电动机速度控制系统的实现 根据给定的工作原理图，把a, b与c, d连接成负反馈系统，并画出方框图： - **连接方式**：a与d相连，b与c相连。 - **系统方框图简述**：包括输入信号、比较器、控制器、执行机构（电动机）、被控对象及反馈路径。 #### 四、液位自动控制系统 根据给定的原理示意图，在任何情况下希望保持恒定液面高度： 工作原理说明和系统方框图： - 当水位下降时，浮子带动电位器触头向上移动产生正电压驱动电动机运转。通过减速器增加控制阀开度以提高进水量使水面上升；反之亦然。 简述：包括输入信号（期望液面高度）、比较器、控制器（放大电路）、执行机构（电机）及反馈路径（浮子检测的液位变化）。 #### 五、微分方程的线性特性分析 判断以下描述系统的微分方程式是否为线性定常或时变系统，还是非线性系统： 1. (frac{d^3c}{dt^3} + 6frac{d^2c}{dt^2} + 8frac{dc}{dt} = r(t)) 2. (r(t) + 3frac{dr(t)}{dt} = c(t) + frac{dc(t)}{dt}) 3. (kr(t) + ac(t) = frac{dc(t)}{dt}) - **解析**： - 第一个方程是线性定常系统。 - 第二个方程为线性时变系统，因为系数包含输入变量(r(t))的影响。 - 第三个方程是非线性系统，因为它包含了输入与输出的乘积项。 #### 六、RLC电路微分方程建立 列出图示所示RLC电路的微分方程式： - **解析**：对于给定的RLC电路，可以写出如下微分方程： (frac{d^2u_o}{dt^2} + frac{R}{L}frac{du_o}{dt} + frac{1}{LC}u_o = frac{1}{L}u_i) 通过以上分析可以看出，自动控制原理不仅包含理论知识的学习，还需要结合具体工程实践来加深理解。通过对典型问题的研究可以更好地掌握这门学科的核心概念和技术方法。