王万良《自动控制原理》课后习题详解

"王万良编著的《自动控制原理》是高等教育出版社出版的一本教材，书中详细介绍了自动控制的基本理论和应用。该资源提供了该教材的课后习题解答，帮助学生深入理解和掌握自动控制原理。" 在自动控制原理中，主要探讨的是如何设计和分析控制系统，使得系统在各种扰动下能够稳定运行并达到预期的性能指标。这门学科涉及到多个关键概念和技术，包括开环控制系统、闭环控制系统、负反馈、系统方框图、微分方程建模以及线性与非线性系统分析。 1. 开环与闭环控制系统：开环控制系统不包含反馈机制，其输出并不影响系统的输入。例如，原始的蒸汽机速度控制系统就是一个典型的开环系统，操作者手动调整蒸汽输入以改变速度。而闭环控制系统则引入了反馈机制，如直流电动机自动调速系统，通过比较期望速度与实际速度的差异来调整电机的输入，以维持设定的速度。 2. 负反馈系统构建：负反馈可以提高系统的稳定性，通过将输出信号的一部分引入到输入端，使得系统能自我校正。在电动机速度控制系统中，a与d相连，b与c相连形成负反馈，这样可以通过比较电机的实际速度与期望速度，调整控制信号以达到目标速度。 3. 液位自动控制系统：这种系统通常采用浮子作为传感器，监测液位变化。当液位下降时，浮子位置变化导致电动机正向转动，增大进水量；反之，液位上升时，电动机反向转动，减少进水量，从而保持液位恒定。其系统方框图展示了各个组件之间的关系，包括浮子、电位器、电动机、减速器和控制阀。 4. 微分方程模型：在控制理论中，系统的动态行为通常用微分方程来描述。给定的微分方程中，输入变量r(t)和输出变量c(t)表示系统的输入和输出。线性定常系统满足输入与输出的线性关系，且系统参数不随时间变化；时变系统则是参数随时间变化的线性系统；而非线性系统则存在输入和输出之间的非线性关系。对于给定的微分方程，需要分析系数和项的性质来确定系统的类型。 《自动控制原理》课程涵盖了控制系统的分析、设计和优化方法，通过课后习题的解答，学生可以深化对这些概念的理解，提高解决实际问题的能力。这门学科在现代工程、自动化、航空航天等领域有着广泛的应用。