控制工程基础习题答案.pdf

第一章第一章 1 1 解 1 1 解 1 B 2 B 3 B 4 A 1 2 解 1 2 解 优点缺点 开环简单 不存在稳定性问题精度低 不抗干扰 闭环精度高 抗干扰复杂 设计不当易振荡 1 3 解解 1 自行车打气如图 1 1 所示职能方块图 为闭环系统 图 1 1 2 普通电烙铁的职能方块图如图 1 2 所示 为开环系统 图 1 2 3 车玩具的职能方块图如图 1 3 所示 为开环系统 图 1 3 4 船自动舵的职能方块图如图 1 4 所示 为闭环系统 图 1 4 5 灯自动开关的职能方块图如图 1 5 所示 为开环系统 图 1 5 1 4 1 解解 系统输入量 被记录的电压信号 U2 系统输出量 记录笔的位移 L 被控对象 记录笔 1 5 解解 a 对于图 a 所示的系统 水箱中输出流量和输入流量决定了水箱的水位变化 水 位的高低决定了浮球的位置 流量通过杠杆机械对应阀门的开启大小 阀门的大小决定输入 流量补偿输出流量 最终水位保持一定值 其职能方块图如下图所示 b 对于 b 图所示的系统 控制水位的过程与图 a 系统中浮球的位置通过杠杆机 构操纵双向触点电开关 两个触点电机正 反转 电机的正 反转对应阀门的开大 开小 系统由于使用了电机 系统的反应加快 其职能方块图如下图所示 1 6 试画出实验室用恒温箱职能方块图 试画出实验室用恒温箱职能方块图 2 解 根据一般实验室用恒温箱的工作原理图 画出其职能方块图如下 注注 1 5 中有部分文学是根据上下文理解的 因为原版中缺失 1 6 为类似书中原体 不是 原体 请注意 第二章第二章 3 2 1 解解 1 12 1 5 4 tLttLtLttLSF SSSS 21 5 21 50 22 2 25 2 53 2 s s SF 3 1 1 2 s e SF s 4 1 6 1 6 2cos4 5 tettLSF t 5 1 4 4 5 1 2 4 2 6 22 6 Ss Se Ss Se ss 5 S e S e SF ss22 6600 6 4 1 90453cos 6 ttLSF 9 6 3 6 4 1 4 3cos6 2 4 22 4 S Se S Se ttL SS 7 18sin25 0 18cos 66 ttetteLSF tt 10012 8 8 6 2 8 6 6 22222 SS S SS S 8 9 9 20 5 20 2 2 2 6 2 s e ss SF s 2 2 解 解 1 1 2 3 2 2 1 321 tee SS Ltf tt 2 12sin 2 1 tttf 3 1 2sin 2 1 2 cos tttetf t 4 1 1 1 11 te S e Ltf t s 5 1 22 2 teetetf ttt 4 6 1 2 15 sin 15 158 2 15 2 1 2 15 15 158 2 22 1 tte S Ltf t 7 1 3sin 3 1 3 cos ttttf 2 3 解 解 1 对原方程取拉氏变换 得 S SXxSSXxSxSXS 1 8 0 6 0 0 2 将初始条件代入 得 6 1 86 1 86 6 2 2 S S SXSS S SXSSXSSXS 4 8 7 2 4 7 8 1 86 16 2 2 SSSSSS SS SX 取拉氏反变换 得 tt eetx 42 8 7 4 7 8 1 2 当 t 0 时 将初始条件50 0 x 代入方程 得 50 100 x 0 300 则 x 0 2 5 对原方程取拉氏变换 得 sx s x 0 100 x s 300 s 将 x 0 2 5 代入 得 S 300 100X S 2 5 SX S 100 5 03 100 S S 3002 5S X S ss 取拉氏反变换 得 100t 0 5e 3x t 2 4 解 解 该曲线表示的函数为 0002 0 16 ttu 则其拉氏变换为 5 s e sU s0002 0 6 2 5 解 解 0 0 0 3 2 2 3 0 1 0 0 i i xy tx dt tdx ty dt tdy 将上式拉氏变换 得 23 32 32 23 3 2 2 3 0 0 00 S S SX SY SXSSYS SXSSXSYSSY i i ii 2 3 S 3 2 S Zp 零点极点 又当时 1 ttxi S SXi 1 SS S SX SX SY SY i i 1 23 32 0 0 3 21 23 32 0 2 31 23 32 limlim limlim 00 0 0 0 0 SS S SSYSy SS S SSYSy ss ss 2 6 解 解 a 传递函数 132123233 321 1 23233 32 1 23233 32 1 1 1 1 1 HGGGHGGHG GGG H HGGHG GG G HGGHG GG G R C 6 b 传递函数 传递函数 7 传递函数 32121212211 21 1HGGHHGGHGHG GG R C 2 7 解 解 通过方块图的变换 系统可等价为下图 8 2 8 解 解 2 9 解 解 a 9 b c d 10 e f 11 g 2 10 解 解 a b 12 c 2 11 解 解 a b 13 c d 2 12 解 解 a 14 b 15 2 13 解 解 a b 16 2 14 解 解 2 15 解 解 1 2 17 2 16 解 解 2 17 解 解 18 2 18 解 解 以题可画出方块图如下 2 19 解 解 2 20 解 解 19 2 21 解 解 1 2 3 4 缺 2 22 以后缺以后缺 20 第三章第三章 3 1 解 解 3 2 3 3 解 解 21 3 4 解 解 22 3 5 3 6 解 解 23 3 7 解 解 24 3 8 解 解 25 3 9 解 解 3 10 3 11 26 3 12 解 解 3 13 解 解 27 3 14 解 解 3 15 3 16 28 3 17 解 解 3 18 29 3 19 解 解 3 20 解 解 30 3 21 解 解 3 22 解 解 31 3 23 解 解 3 24 3 25 解 解 32 3 26 3 27 缺缺 3 28 解 解 3 29 3 30 缺缺 3 31 解 解 3 32 3 33 缺缺 33 第四章第四章 4 1 解 解 4 2 解 解 34 4 3 解 解 4 4 解 解 35 4 5 解 解 4 6 解 解 a 36 b c d e 4 7 37 4 8 4 9 缺缺 4 10 解 解 4 11 解 解 38 4 12 解 解 4 13 4 14 4 15 缺缺 39 4 16 解 解 4 17 缺缺 4 18 解 解 4 19 4 20 4 21 缺缺 40 第五章第五章 5 1 5 2 5 3 5 4 缺缺 5 5 41 5 6 缺缺 5 7 5 8 5 9 5 10 缺缺 42 5 11 5 12 5 13缺缺 43 5 14 5 15 缺缺 5 16 解 解 5 17 缺缺 5 18 解 解 44 5 19 解 解 5 20 解 解 5 21 5 22 5 23 5 24 缺缺 5 25 解 解 5 26 缺 附题 缺 附题 设单位反馈的开环传递函数为 10 2 5 0 10 2 SSS SK SG 试用乃氏判据确定该系统在 K 1 和 K 10 时的稳定性 45 46 第六章第六章 6 1 解 解 1 2 47 3 48 4 0 6 2 解 解 1 49 2 6 3 解 解 50 6 4 解 解 51 6 5 解 解 52 6 6 解 解 a b 53 6 7 解 解 54 6 8 解 解 1 2 6 9 解 解 1 55 2 6 10 解 解 56 6 11 解 解 1 2 6 12 解 解 57 6 13 解 解 6 14 解 解 由于系统不稳定 因此系统误差为无穷大 58 6 15 解 解 6 16 缺缺 6 17 解 解 1 59 6 18 解 解 6 19 缺缺 6 20 解 解 60 第七章第七章 7 1 61 7 2 7 3 62 系统稳定 7 4 63 7 5 解 解 7 6 7 20 缺缺 控