自動(dòng)控制原理(第2版)李曉秀(習(xí)題參考答案)

1、文檔來(lái)源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持自動(dòng)控制原理（第 2版）李曉秀第1章習(xí)題答案1-3題 系統(tǒng)的控制任務(wù)是保持發(fā)電機(jī)端電壓 U不變。當(dāng)負(fù)載恒定發(fā)電機(jī)的端電壓 U等于設(shè)定值U0時(shí)，U 0，電動(dòng)機(jī)不動(dòng)，電位器滑臂不動(dòng)，勵(lì)磁電流I f恒定；當(dāng)負(fù)載改變，發(fā)電機(jī)的端電壓 U不等于設(shè)定值Uo時(shí)， U 0， U經(jīng)放大器放大后控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，電位器滑臂移動(dòng)動(dòng)，使得勵(lì)磁電流I f改變，調(diào)整發(fā)電機(jī)的端電壓 U，直到U Uo。系統(tǒng)框圖為:負(fù)載Tc ;輸入量為給定毫伏信號(hào)，設(shè)1 f被控對(duì)1-4題 （1）在爐溫控制系統(tǒng)中，輸出量為電爐內(nèi)溫度，設(shè)為電壓放大器、功率放大器、可逆電動(dòng)機(jī)、減速器、調(diào)壓器

2、等。控制 裝置有系統(tǒng)框圖為:擾動(dòng)降低爐溫。使得Uf和ur之間的偏差減小甚至消除,動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使調(diào)壓器滑臂下移,使加熱器電壓減小,實(shí)現(xiàn)了溫度的自動(dòng)控制。1-5題 （1）在水位控制系統(tǒng)中，輸出量為水位高度H ；輸入量為給定電壓Ug ；擾動(dòng)輸入為出水量等。u Ug Uf 0 ,經(jīng)放大后控制電動(dòng)機(jī)逆轉(zhuǎn)調(diào)大進(jìn)水閥門，加大進(jìn)水量使水位升高；若水位升高 降，電位器滑臂下移， Uf減小，偏差 U Ug Uf 0，經(jīng)放大后控制電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)調(diào)小進(jìn)水閥門,減小進(jìn)水量使水位下降，實(shí)現(xiàn)了水位的自動(dòng)控制。第2章習(xí)題答案2-1題12文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，如有不妥請(qǐng)聯(lián)系刪除a)(RC R2C)dUc(t)dtUc(t)R2C業(yè)Ur(t

3、)dtb)dujt)dtR2C rc)%(t)a)Xc(s)Xr(s)2-5題b)Xc(S)Xg1)a)Uc(s)Ur(s)R2C1C2s C1(R R2)C|C2s C1 C2b)Uc(s)Ur(s)Ls R22R LCs(R| R2C L )s R1 R2c)Uc(s)Ur(s)R1C1R2C2s2 (RG R2C2)s 1R1LC1C2s (R1R2C1C2 LC2)s? (RG R2C2 R1C2)s 1d)Uc(s)Ur(s)R1C1 R?C2s2 (R1C1 R2C2)s 1RR2GC2s2 (RG R?C2 R1C2)s 12-6題a)Ur(s)(R1C1S)22R0 C0C1s

4、 2R0C1s2-2題2-3題2-4題fsk2 n 1 (-)fs 1 k1 k22-7題Uc(s)Uc(s)RCs 1R2 (R1C1s 1)(R0C0s 1)R0(R R2)C1 s 13 _oGR(s) 1 G2 G1G2b)C(s)R(s)G1G21 G2G3R(s)G1G2G31 G1G2H1g2h1G2G3HG42-8題解由微分方程組建立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖為傳遞函數(shù)C(s) K2K3K4 s 心心&心R(s) Ts2 (K2K3K4K3T 1)s K3 K1K2K3K4 K3K4K52-9題解 由有源電路建立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖為其中，K傳遞函數(shù)R2C2 ,T3 R3C32-10 題2-11 題作信

5、號(hào)流圖略a)C(s)R(s)P 1P22P3 3巳 4G1G2 G2 G1 G1H11 G1H1 G1G2H 2 G-|H 2G2H 2G3 H 3G1 G2 2G1G21 G1 G2 3G1G2b)CS1 G1H1 G2H2 gh：2 皐2；團(tuán)2C (s)R 1 B 2 B 3 巳 4R(s)2-12 題作信號(hào)流圖略2-13 題2-14 題a)C(s)RsP1 1 P2 250(1 0.5) 20(1 10)1 10 2 0.5 10 0.5 2 0.5空 15.1319.5b)C(s)R(s)P1 1F2 2abed ed(1 bg)1 af bg ehefgh afehe)C(s)R(s

6、)P1 1F2 2P3 3P4 4習(xí)題答案3-1題(1)穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定臨界穩(wěn)定3-2題(1)0 K 30 K 1/23-3題a)0.1b)Kh 0.853-4題不具有1的穩(wěn)定裕度3-5題系統(tǒng)響應(yīng)持續(xù)振蕩，即系統(tǒng)臨界穩(wěn)定時(shí)3-6題K2, a 0.753-7題Kh 0.9, K0103-8題T0.25mi n,eiss 10T2.5(： C)3-9題(1)閉環(huán)傳遞函數(shù)C(s)36R(s)s2 13s 36n6,1.083-10 題(1)c(t) 0.5(1 e10t)C(s)82R(s) s 2s3.2 c(t) 2.51不穩(wěn)定，2個(gè)正實(shí)部根，單位脈沖響應(yīng)1.2e tsin(1.48tK 26654

7、,4.062rad/sc(t) 7.2e4t 7.2e55.9)9t題0.31, n16.5，C(s)1.8 272.3R(s)2 s10.23s 272.3題0.33, n2.27，K21/ 0.751.33,K13.87,a 1.5題(1)0.24,n2.12，p46%，ts 6s (5%)ts 8s (2%)(2)0.5,n1，p 16.3%，ts 6s (5%) ts8s (2%)(3)1.25,n0.4 :，p0，ts15s (5%) ts20s (2%)題0.517,n1.45T0.67,K 1.4題(1)0.225(2)0.59,n1.7Kn22.89,0.69題n遷0.707p

8、4.3% ts 3s (5%) ts 4s (2%)題(1)Kp 50, Kv 0,Kp0,Qs(2)Kp,Kv78,Kp 0,ess(3)Kp,Kv,Kp5,Qs0.43-113.123-133-143-153-163-173-183-193-203-213-223-23題 40 K 125/20題ess2K1K21K1應(yīng)該提高G1 (s)部分的放大系數(shù)。題(1 )略 essa3印0.9系統(tǒng)穩(wěn)定。題(1)無(wú)內(nèi)反饋s時(shí)，系統(tǒng)不穩(wěn)定，內(nèi)反饋s存在時(shí)，只要取1 10(2) ess，內(nèi)反饋s的存在使穩(wěn)態(tài)誤差增大。5題 K 32,0.1875,第4章習(xí)題答案4-1略4-2（ 2, jO）在根軌跡上,（

9、0, j1）和（3, j2）不在根軌跡上。4-3（ 1）實(shí)軸上的兩個(gè)會(huì)合點(diǎn)為0.63和 3.59，兩個(gè)分離點(diǎn)為2.5 和 7.28 ；（2）實(shí)軸上的分離點(diǎn)為（3）實(shí)軸上的分離點(diǎn)為漸進(jìn)線:0.6 ；漸進(jìn)線：a 1.75，-1，根軌跡與虛軸交點(diǎn)為：j1 ，32 _；3 34-422（帀）2， 圓方程：半徑 10，圓心（0,0）。4-5 （ 1）分離點(diǎn)為0.59，會(huì)合點(diǎn)為3.41 ；(2) Kr 3,s2 j,24-6 分離點(diǎn)為 $0.83, Kr1 0.34 ； s 4.38, Kr2 11.66根軌跡與虛軸交點(diǎn)為： j2, Kr 2（1）2 Kr 11.66（2）Kr 2 穩(wěn)定。4-7 （ 1）

10、實(shí)軸上的分離點(diǎn)為0.845，根軌跡與虛軸交點(diǎn)為：j22(2)3.1Kr(3)Kr48,(4)Kr8.34 ；漸進(jìn)線:482.83rad /s ；閉環(huán)傳遞函數(shù)為：8.34(s 4.56)(s 0.67j1.16)(s 0.67j1.16)。4-8 （ 1）穩(wěn)定范圍是0 K3 ；(2)當(dāng)0.5時(shí)S0.33j0.58, K 0.53?？山茷槎A系統(tǒng)：G(s)0.436%16.3%,ts 9.1s 。s20.66s 0.436，4-9( 1)實(shí)軸上的分離點(diǎn)為21.13 ；根軌跡與虛軸交點(diǎn)為：j70.71 ；漸進(jìn)線:a 50，3，(2)臨界穩(wěn)定的開(kāi)環(huán)增益為 150 ；(3)開(kāi)環(huán)增益為9.62。4-10

11、分離點(diǎn)為3.732;臨界阻尼時(shí)Kr 5.46 ；出射角:145 ；4-11略;4-12特征方程為10KHss2 s 100 ,開(kāi)環(huán)零極點(diǎn):P1.20.5 j3,.12,Z10 ；4-134-144-154-16分離點(diǎn)為:3.732。出射角為180由根軌跡通過(guò)(1) a(2) aG(S)Kr(S60 ;入射角為1350.65j1.07)求出 T11時(shí)有一個(gè)分離點(diǎn);1時(shí)有二個(gè)分離點(diǎn)。4) s(s 1)2分離點(diǎn)為：s;與虛軸交點(diǎn)為0.668，此時(shí)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為6.68K(s丄4?;s(s 1)(s 2)0.354，Kr 0.04，s31.292 ；虛軸交點(diǎn):4-17實(shí)軸上的分離點(diǎn)為0.634，會(huì)合點(diǎn)

12、為2.336 ；K 0,閉環(huán)系統(tǒng)都是穩(wěn)定的，但阻增益對(duì)阻尼特性的影響：從根軌跡圖可以看出，對(duì)于任意尼狀況不同。在增益較小時(shí)(0 K 0.0718)系統(tǒng)是過(guò)阻尼系統(tǒng)，增益很大時(shí)(K 13.93)也是過(guò)阻尼系統(tǒng)，但中等增益時(shí)(0.0718 K 13.93)是欠阻尼系統(tǒng)。4-18等效開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G(s)24Tss3 3s2 2s 24(1) 漸進(jìn)線：a 1.5，根軌跡與虛軸交點(diǎn)為：j 2.828 ；出射角：p1 140.1， p2 140.1;1(2) 穩(wěn)定范圍：T4第5章習(xí)題答案5-1 題 (1) c(t) 1.58si n(2t 18.4)文檔來(lái)源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載

13、支持 c(t) 0.82si n(t 20.5) c(t) 1.58cos(2t 63.4) c(t) 0.82si n(t 20.35：) 1.58cos(2t 63.4)5-2 題G(j0)H(j0)90：，lim G(j )H(j )0270，穿越負(fù)實(shí)軸，穿越頻率24文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，如有不妥請(qǐng)聯(lián)系刪除5-4題a) G(s)H(s)100.1s 1b) G(s)H(s)0.1s0.02s 1c) G(s)H (s)100s(100s 1)(0.05s 1)d) G(s)H (s)50s(0.01s 1)e) G(s)H (s)10s20.76s747747f) G(s)H(s)1002s

14、(5020.6s501)5-5題(1) G(s)H(s)1K(s 1)1,式中Ks2(一s 1)3（2）畫出對(duì)應(yīng)的對(duì)數(shù)相頻特性曲線和奈氏圖（略）5-6題G(s)H(s)131s 1)1)( 1 s 1)( 1 s4.21742.171)0.707rad/s,幅值 A( )23。(2)G(j0)H(j0)180,， lim G( j)H(j ) 0360，不穿越負(fù)實(shí)軸(3) G(j0)H(j0)270：, lim G(j)H(j ) 090，穿越負(fù)實(shí)軸，穿越頻率1.4rad/s,幅值 A( )1。(4) G(j0)H(j0)180：，lim G(j)H(j ) 090，不穿越負(fù)實(shí)軸5-8題(1)

15、 P 0,2，c）不穩(wěn)定5-7題 a）不穩(wěn)定b）穩(wěn)定d）穩(wěn)定e）穩(wěn)定f）穩(wěn)定g）穩(wěn)定h）不穩(wěn)定穿越負(fù)實(shí)軸，穿越頻率0.35rad/s,幅值A(chǔ)( )10.7。開(kāi)環(huán)奈氏圖如圖。”題 5-8( 2)圖90： , limG(j )H(j ) 0270，穿越負(fù)實(shí)軸N 1，系統(tǒng)不穩(wěn)定 P 1,1穿越負(fù)實(shí)軸頻率、5rad/s,幅值A(chǔ)( )2。開(kāi)環(huán)奈氏圖如圖。PN N N 1 0.5 0.52系統(tǒng)穩(wěn)定(3) P 0,1,G(j0 )H(j0 )頻率 4.47rad/s,幅值A(chǔ)( )8.3。開(kāi)環(huán)奈氏圖略。(4) P 0,20時(shí)不穿越負(fù)實(shí)軸，開(kāi)環(huán)奈氏圖如圖。N 0，系統(tǒng)穩(wěn)定5-9 題 0 K 10,或 25 K

16、100005-10 題 (1) 穿越負(fù)實(shí)軸 g 0.458rad/s, A( g)穿越負(fù)實(shí)軸g3.16rad/s, A( g)0.1K，穩(wěn)定條件K 105-11 題(1)由Bode圖，得c 4.47rad/s，()穿越-180 g4.47rad/s,系統(tǒng)臨界穩(wěn)定由Bode圖，得c 2.23rad/s，()不穿越-180，系統(tǒng)穩(wěn)定由Bode圖，得c 1.41rad/s，()穿越-180 g9rad/s,系統(tǒng)穩(wěn)定由Bode圖，得c 2rad/s，()不穿越-180，系統(tǒng)穩(wěn)定5.12 題(1)系統(tǒng)穩(wěn)定，c6.32,17.2：,g44.7, h 34dB33.4dB系統(tǒng)不穩(wěn)定，c 3.42,773，

17、g 0.86, h系統(tǒng)穩(wěn)定， c 4.47,35.65-13 題 c 1,39.3；, g 3.16, h 20dB(2) 要求系統(tǒng)相位裕量為45；時(shí)，c 0.85，K 0.85(3) 要求系統(tǒng)幅值裕量為20dB，K 15-14 題K1.03，或K 9.65-15 題a0.845-16 題0.456, n2.2，43.3；3-17 題c3.67，52.6；第6章習(xí)題參考解答6-1題解(1)KC MaxKV6( 1/秒)ess解得c0F63.46，03.8og03.2 20lg h。1(dB)，系統(tǒng)不穩(wěn)定(2)超前校正后系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為 作校正后系統(tǒng)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線如圖所示，由圖得:4.8，2

18、2.5o7.3,h 2.371,20lg h 7.5dB。說(shuō)明超前校正可以增加相角裕度，從而減小超調(diào)量，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性;同時(shí)增大了截止頻率,縮短調(diào)節(jié)時(shí)間，提高了系統(tǒng)的快速性。6-2題解：超前校正網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)為Gc(s)1 0.38s10.076s6-3題解：超前校正校正網(wǎng)絡(luò)Gc(s)1 0.03s5(1 0.0067s)6-4題解：串聯(lián)滯后校正網(wǎng)絡(luò)為Gc(s)1 Ts 1 13.9s1 Ts 1154.3s6-5 題解： (1)0.5， n 4， essv0.25(2) Kc 0.15,essv0.46-6題解：s 1Gc(s)283.57s 1s1357s 10.00286-7題解：(1)

19、Gc(s)(s 1)所用的是串聯(lián)遲后-超前校正方式:(10s 1)(0.1s 1)(3)串聯(lián)一個(gè)滯后校正裝置(2)校正后系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)的開(kāi)環(huán)增益0 K 110。(3)當(dāng)K 1時(shí),110 10031.6所以有180h 1/|G(jc)83.72109.86-8 題解：(a)( 1)G(s)Gca(s)G(s)20(s 1)sss( 1)(1)100.1(b)(2)a 55ca 2高頻段被壓低c035.2614.14(1)G(s)Gcb(s)G(s)14.14穩(wěn)定性增強(qiáng)，oo減小; 響應(yīng)變慢；抗高頻干擾能力增強(qiáng)。(2)b180b(高頻段被抬高cb )78.7035.2600減??；抗高頻干擾能力下降。6

20、-9題解：T10.6，K13.546-10題解:Kt 0.01990.02，Tr0.16-11題解:Gc(s)10s6-12題解:16-13題解:Gn(s)s(sKK)s(s1.387)c 0cb 20第7章習(xí)題答案7-2 * G(S)1Gds)G(s)G2(s)b) G(s)Gi(s) 1 G2(s)c) G(s)Gi(s)G2(s)1 Gi(s)7-3 a）交點(diǎn)為自振點(diǎn)；b）交點(diǎn)為不穩(wěn)定工作點(diǎn);c）交點(diǎn)為自振點(diǎn)；d）交點(diǎn)a為不穩(wěn)定工作點(diǎn);7-71）系統(tǒng)有自振，、21.414s-1，A5.252）為使系統(tǒng)穩(wěn)定，繼電器參數(shù)a，b應(yīng)滿足7-8略2產(chǎn)生周期運(yùn)動(dòng)。交點(diǎn)b為自振點(diǎn)；e）系統(tǒng)不穩(wěn)定；f）

21、系統(tǒng)不穩(wěn)定；g）交點(diǎn)a,c為自振點(diǎn)、b不穩(wěn)定工作點(diǎn)；h）系 統(tǒng)穩(wěn)定。7-421.414s-1, A 2.137-61)0K系統(tǒng)穩(wěn)定；K2不穩(wěn)定；33,-1八 6K 4 2.2)1s，A 亍勺K 2)7-9 e 0為開(kāi)關(guān)線，相軌跡如圖所示。e 0時(shí)，相軌跡在開(kāi)關(guān)線上有幅度為2M的跳變。當(dāng)e 0時(shí)，相軌跡下跳，當(dāng)e 0時(shí) 相軌跡上跳，最終收斂于坐標(biāo)原點(diǎn)。7-10 e 1、e 1為開(kāi)關(guān)線，相軌跡如圖所示， 為閉合的環(huán)形。說(shuō)明系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)為等幅振蕩，且和初 始條件無(wú)關(guān)。7-11 略第8章參考答案8-1( 1) E(z)2T(2) E(z)(3) E(z)z2ze aT sin2 ze aT cos Te 2aT(4)E(z)T2e3Tz(e3Tz 1)(e3Tz 1)3(5)E(z)K (1 eaT)z ；(z 1)(z eaT)；(6)E(z)aT(7)E(z)TzeaT(z eaT)2(8)E(z)z2 z(z 1)(z 1)28-2( 1)e (t)0.5k (tk 0kT)；(t)k(21) (t0kT)(3)(t)akTbkTee“aTb(t0 eekT)；(4)(t)(80.8k0 71.1k)(t kT)；1167(t 2T) 145 (t 3T) 303