控制工程基礎第三版習題答案-清華大學出版社董景新

1、+目錄第一章 1第二章 4第三章 21第四章 34第五章 41 第六章 47 第七章 61C第一章1-1解：（1） B （2） B （3）B （4）A1-2解：優(yōu)點缺點開環(huán)簡單，不存在穩(wěn)定性問題精度低，不抗干擾閉環(huán)精度高，抗干擾復雜，設計不當易振蕩1-3解：（1）自行車打氣如圖 1-1 所示職能方塊圖，為閉環(huán)系統(tǒng)圖 1-12）普通電烙鐵的職能方塊圖如圖 1-2 所示，為開環(huán)系統(tǒng)圖 1-23）車玩具的職能方塊圖如圖 1-3 所示，為開環(huán)系統(tǒng)圖 1-34）船自動舵的職能方塊圖如圖 1-4 所示，為閉環(huán)系統(tǒng)圖 1-45）燈自動開關的職能方塊圖如圖 1-5 所示，為開環(huán)系統(tǒng)圖 1-51-4解：系統(tǒng)輸入

2、量：被記錄的電壓信號 U2系統(tǒng)輸出量：記錄筆的位移 L 被控對象：記錄筆1-5解 ：（a）：對于圖（ a）所示的系統(tǒng)，水箱中輸出流量和輸入流量決定了水箱的水位變化，水 位的高低決定了浮球的位置，流量通過杠桿機械對應閥門的開啟大小，閥門的大小決定輸入 流量補償輸出流量，最終水位保持一定值。其職能方塊圖如下圖所示：（b）：對于（ b）圖所示的系統(tǒng)，控制水位的過程與圖（ a）系統(tǒng)中浮球的位置通過杠桿機 構操縱雙向觸點電開關，兩個觸點電機正、反轉，電機的正、反轉對應閥門的開大、開小， 系統(tǒng)由于使用了電機，系統(tǒng)的反應加快，其職能方塊圖如下圖所示：1- 6：試畫出實驗室用恒溫箱職能方塊圖注：1-5 中有部

3、分文學是根據(jù)上下文理解的，因為原版中缺失； 1-6 為類似書中原體，不是 原體，請注意?。┑诙?-1 解：1）: F(S)L(4t) (t)L5 (t)Lt 1(t)L2 1(t)0512S2 S5 12S22 S2）: F(S)3s 522(s2 25)3）: F(S)1ess2 9 14):F(S)L 4 cos2(t6)1(t6)5t e1(t)s4Se 614Ses61s2 22 S52 s4S5006e2se62s5):F(S)SS6):F(S)L 6 cos(3t4590 ) 1(t4)L6cos3(t 4) 1(t 4)S 6Se 4 S2 32S 6Se 4（7）:F(S)

4、Le 6t cos8t 1(t) 0.25e 6t sin8t 1(t)S 6 2 S 8 22 222(S 6)282(S 6)282S212S 100（8）:s25 9e 6F(S) 2 25 2 92es 20 (s 20)2 s2 92-2 解：（1）:f(t) L1( 1 2 ) ( e 2t 2e 3t) 1(t) S2S3（2）:1f(t) sin2t 1(t)2（3）:1f(t) et (cos2t sin 2t) 1(t)（4）:sf (t) L 1( e ) et 1 1(t 1) S15): f (t) ( te t 2e t 2e 2t ) 1(t)6):f(t)L1(

5、S8 15 1515 2 )1 2 15 2) ( )228 15e t2sin 15t2151(t)7):f(t)(cos3t11sin3t) 1(t)32-3 解：(1)對原方程取拉氏變換，得：?S2 X(S) Sx(0) x(0)6SX(S)x(0) 8X(S)將初始條件代入，得：2S2X(S)S 6SX(S)6 8X(S)2(S2 6S8)X(S)2S2 6S2X(S) S(S2 6S 8)74S278S4取拉氏反變換，得：1 7 2t 7 4t x(t) e e8 4 82)當 t=0 時，將初始條件x(0) 50 代入方程，得：50+100x(0)300 則 x(0)=2.5 對原

6、方程取拉氏變換，得： sx(s)-x(0)+100x(s)=300/s 將 x(0)=2.5 代入，得：SX(S) - 2.5 100X(S)3000.5s 100SX(S) 2.5S 300 3S(S 100) s取拉氏反變換，得：x(t) 3 - 0.5e-100t2-4解： 該曲線表示的函數(shù)為：u(t) 6 1(t 0.0002)則其拉氏變換為：U(s)6e0.0002s2-5 解：3dyd0t(t) 2y0(t) 2dxd1t(t) 3xi (t) dt dty0 (0) xi(0) 0將上式拉氏變換，得：3SY 0(S) 2Y0 ( S) 2SXi(S) 3Xi(S)Xi(S)3S2

7、極點Sp -2零點 SZ 3Z又當xi (t)1(t)時Xi(S)1 Y0(S) Y0(S) Xi (S)2S 3(3S 2)Y0 (S) (2S 3)Xi (S) Y0(S)32y0(lism0 S Y0 (S)y0(0)3S2S2S3133S2S22S3123S2S32S 3 1lism0 Slsim S Y0(S) lism Sss2-6 解： （a）傳遞函數(shù)：G1CR 1 G1H1G1G2G31 G3H3 G2G3H 2 G1G2G3H1G2G31 G3H3 G2G3H 2 G2G31 G3H 3 G2G3H 2b）傳遞函數(shù)：）傳遞函數(shù)：CG1G2R 1 G1H1 G2H 2 G1G2

8、H 1H 2 G1G2H 3 2-7 解： 通過方塊圖的變換，系統(tǒng)可等價為下圖：）傳遞函數(shù)：2-8解：2-9 解： （a）b）c)d)e)(g)2- 10 解： (a)b)c)2-11 解： (a)b)c)d）2-12 解： （a）b)2-13解：（a）b）2-14解：2-15 解：（1）2）2-16解：2-18解：以題可畫出方塊圖如下：薩十玄 1 郭 武養(yǎng)咒十XS+K1 3S一 + 3 +S3 + F +SE 一 鼠鼠一先+XX+內一 奚豆 工吏+丘遵爲+釜期4韋4 W慮駅爲KA4丈電舟,s% +r IX T 耳jM:. JM +宀 vz-l-9jh+?lJh 豐口二j+l証親 士奚S1十掙

9、 9 +MDW FM3 W . - MF+養(yǎng)*|*口?|亠 pbrh + DE?兀 + -?亍 + DRJ-+ 9*+ ?+220尊22尊二)JGE 上管爲).10c 丄負c+JI啟 1H Isirn e0 Q 簫4-bnjb 暮|埜-C c（2、3、4）缺2- 22 以后缺第三章3- 1 解：3-23-3 解：3-4 解：3-53- 6 解：3-7解：3-8解：3-9解：3-103-113-12解：3-13解：3-14 解：3-153-163-17解：3-19解：3-20解：3-21解：3-22解：3-23解：3-243-25解：3-26、 3-27 缺3-28解：3-29、 3-30 缺3

10、-31解：3-32、3-33缺第四章4-1 解：4-1 解：4-2 解：4-2 解：4-3解：4-4 解：4-5解：4-6 解： （a）(b)(c)(d)(e)4-74- 8、 4-9 缺4- 10解：4-11解：4-12 解：4-13、 4-14、4-15 缺4-16 解：4-17 缺4-18解：4-19、 4-20、4-21 缺第五章5-15-2、 5-3、5-4 缺5-55-6 缺5-75-85-9、 5-10 缺5-115-125- 13 缺5- 145-15 缺5-16解：5-17 缺5-18解：5-19解：5-20解：5-21、 5-22、5-23、5-24 缺5-25解：5-26

11、 缺附題：設單位反饋的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(S)210K(S 0.5)S2(S 2)(S 10)試用乃氏判據(jù)確定該系統(tǒng)在 K=1 和 K=10 時的穩(wěn)定性。_ARe10 Kj + 0.5)S)2(丿 + 2)(丿 e + 10)().25 疋(2 丿 e + 1)711/(*疔+1(詁+1二G(j )=一 18()。十垃(2“) 一慫 J ( W)-愆_1 (丄) 10G(jo)= s一 180G(jo) = 0 - 270解二。0何)=-丄80得=s , GC/V14)其乃氏圖如下圖所示，|mh 843 = /14)當K 二一時乃氏圖不繞過(-1, j0)點，系統(tǒng)穩(wěn)定;OJ當K=1或K=10時，K ,故此時系統(tǒng)穩(wěn)定。第六章6-1 解：（1）2）3)4)06-2 解：（1）(2)6-3 解：6-4 解：6-5解：6-6解： (a)b)6- 7解：6-8解：1)2)6-9 解：(1)2)6-10解：6-11解：1)2)6-12解：6-13解：6-14解：由于系統(tǒng)不穩(wěn)定，因此系統(tǒng)誤差為無窮大6-15 解：6- 16 缺6-17 解：（1）6-18解：6-19缺6-20解：第七章7- 17-27-