【正文】 解 對方塊圖進(jìn)行簡化得： 由梅森公式得 （1） 當(dāng)為零時(shí)可得傳遞函數(shù)為： （2） 由（1式）得當(dāng)時(shí)，輸出Y（S）不受干擾N（S）的影響。增大系統(tǒng)增益使得閉環(huán)控制系統(tǒng)的調(diào)整時(shí)間減小，提高系統(tǒng)的快速性。所以引入反饋之后回帶來系統(tǒng)穩(wěn)定性的問題。引入反饋后，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，輸出信號被反饋到系統(tǒng)輸入端，與參考輸入比較后形成偏差信號，控制器再按照偏差信號的大小對被控對象進(jìn)行控制。當(dāng)爐溫高于期望值時(shí)，調(diào)節(jié)過程相反。此時(shí)，爐子散失的熱量正好等于從加熱器獲取的熱量，形成穩(wěn)定的熱平衡狀態(tài)，溫度保持恒定。（3） 閉環(huán)控制系統(tǒng)可以減小被控對象的參數(shù)變化對輸出量的影響。只要被控對象穩(wěn)定，系統(tǒng)就能穩(wěn)定地工作。開環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是：控制器與被控對象之間只有順向作用而無反向聯(lián)系，系統(tǒng)的被控變量對控制作用沒有任何影響。 缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，降低了開環(huán)系統(tǒng)的增益，且需考慮穩(wěn)定性問題。. .. . ..1．1解：（1）機(jī)器人踢足球：開環(huán)系統(tǒng) 輸入量：足球位置 輸出量：機(jī)器人的位置（2）人的體溫控制系統(tǒng)：閉環(huán)系統(tǒng) 輸入量：正常的體溫 輸出量：經(jīng)調(diào)節(jié)后的體溫（3）微波爐做飯：開環(huán)系統(tǒng)：輸入量：設(shè)定的加熱時(shí)間 輸出量：實(shí)際加熱的時(shí)間（4）空調(diào)制冷：閉環(huán)系統(tǒng) 輸入量：設(shè)定的溫度 輸出量：實(shí)際的溫度1．2解：開環(huán)系統(tǒng)： 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉；增益較大；對輸入信號的變化響應(yīng)靈敏；只要被控對象穩(wěn)定，系統(tǒng)就能穩(wěn)定工作。 缺點(diǎn)：控制精度低，抗擾動能力弱閉環(huán)控制 優(yōu)點(diǎn)：控制精度高，有效抑制了被反饋包圍的前向通道的擾動對系統(tǒng)輸出量的影響；利用負(fù)反饋減小系統(tǒng)誤差，減小被控對象參數(shù)對輸出量的影響。解：自動控制系統(tǒng)分兩種類型：開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的控制精度完全取決于所用元器件的精度和特性調(diào)整的準(zhǔn)確度。閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)：（1） 閉環(huán)控制系統(tǒng)是利用負(fù)反饋的作用來減小系統(tǒng)誤差的（2） 閉環(huán)控制系統(tǒng)能夠有效地抑制被反饋通道保衛(wèi)的前向通道中各種擾動對系統(tǒng)輸出量的影響。 解輸入量：給定毫伏信號被控量：爐溫 被控對象：加熱器（電爐） 控制器：電壓放大器和功率放大器系統(tǒng)原理方塊圖如下所示： 工作原理：在正常情況下，爐溫等于期望值時(shí)，熱電偶的輸出電壓等于給定電壓，此時(shí)偏差信號為零，電動機(jī)不動，調(diào)壓器的滑動觸點(diǎn)停留在某個(gè)合適的位置上。 當(dāng)爐溫由于某種原因突然下降時(shí)，熱電偶的輸出電壓下降，與給定電壓比較后形成正偏差信號，該偏差信號經(jīng)過電壓放大器、功率放大器放大后，作為電動機(jī)的控制電壓加到電動機(jī)上，電動機(jī)帶動滑線變阻器的觸頭使輸出電壓升高，則爐溫回升，直至達(dá)到期望值。 解不正確。在這個(gè)過程中，由于控制系統(tǒng)的慣性，可能引起超調(diào)，造成系統(tǒng)的等幅振蕩或增幅振蕩，使系統(tǒng)變得不穩(wěn)定。解：對自動控制系統(tǒng)的基本要求是：穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性。 解 對質(zhì)量m的受力分析如下圖所示： 由牛頓第二定律得： 同時(shí) 綜合上述兩式得其微分方程為 設(shè)輸入量輸出量及其各階導(dǎo)數(shù)的初始值均為零，對上式進(jìn)行拉氏變換得式 故其傳遞函數(shù)為 受力分析得：對于M有：Mgsin=MLF=Mgcos對于m有：F sin=m整理后得：=sin=g cos sin削去的系統(tǒng)的微分方程：+=0對上式做拉普拉斯變換后整理得系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為:G(s)== （a）電氣系統(tǒng) （b）機(jī)械系統(tǒng)證：（a）由電路可得： 則其微分方程為：(b) 取A、B兩點(diǎn)進(jìn)行受力分析，列出方程得： （1） （2） 由（1）式、（2）式得 （3） 得 經(jīng)比較，電氣系統(tǒng)（a）與機(jī)械系統(tǒng)（b）的微分方程具有相同的形式，故兩個(gè)系統(tǒng)為相似系統(tǒng)。 解（a） （1） 方塊圖化簡如下所示： 從而可得其傳遞函數(shù)為： (2) 其信號流圖如下所示：系統(tǒng)信號流圖中共有2個(gè)回路。所以信號的特征式 。所有回路均與接觸，所以。 解：假設(shè)系統(tǒng)的初始條件為零，則系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為（1） 單位脈沖響應(yīng)輸入信號為單位脈沖信號，其拉氏變換為，則系統(tǒng)的輸出為則系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)函數(shù)為：（2） 單位階躍響應(yīng)輸入信號為單位階躍信號，其拉氏變換為則系統(tǒng)的輸入為則系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)函數(shù)為：（3） 單位斜坡響應(yīng)輸入信號為單位斜坡信號，其拉氏變換為則系統(tǒng)的輸出為則系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)函數(shù)為： 解：（1）輸入信號的拉氏變換為，輸出為則系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：開環(huán)傳遞函數(shù)為：（2）系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)為：，則系統(tǒng)的上升時(shí)間為：調(diào)整時(shí)間為：超調(diào)量不存在。 解：系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：，則單位階躍響應(yīng)，系統(tǒng)的輸出為：系統(tǒng)的響應(yīng)函數(shù)為：單位脈沖響應(yīng)，系統(tǒng)的輸出為：系統(tǒng)的響應(yīng)函數(shù)為：3．7解：（1） 得： （2） 得： ：系統(tǒng)的傳遞函數(shù),由圖可知tp=，解得，b=，a= ，k=：（1）引入速度反饋前：，引入速度反饋后：（2）臨界阻尼時(shí)，解得 略：由系統(tǒng)框圖可得系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：== =與標(biāo)準(zhǔn)型進(jìn)行對比可得： z=20arctan= r== l==10故：=%T=：=系統(tǒng)有三個(gè)極點(diǎn)： P=1 P=6由于：=65所以系統(tǒng)的主導(dǎo)極點(diǎn)為：P=1=所以： 故： =% T=：（1） 勞斯陣列如