自控所有答案教材：《現(xiàn)代控制系統(tǒng)》第八版謝紅衛(wèi)等譯高等教育出版社,20016

1、目 錄自動(dòng)控制原理習(xí)題1第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論3第二章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型4第三章 狀態(tài)空間模型6第四章 反饋控制系統(tǒng)的特性8第五章 反饋控制系統(tǒng)的性能9第六章 反饋控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性11第七章 根軌跡法12第八章 頻率響應(yīng)方法21第九章 頻率穩(wěn)定性27第十章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)32第十一章 非線性系統(tǒng)33自動(dòng)控制原理習(xí)題章 節(jié)頁(yè)碼基礎(chǔ)習(xí)題增強(qiáng)習(xí)題Matlab習(xí)題第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論P(yáng)20E1.1、P1.7、P1.11第二章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型P82E2.4、E2.5、E2.8、E2.26、P2.7、P2.8P2.36MP2.4第三章 狀態(tài)空間模型P142E3.3、E3.11、P3.1P3.14MP3.

2、5第四章 反饋控制系統(tǒng)的特性P180E4.1、E4.4、P4.8AP4.8MP4.2第五章 反饋控制系統(tǒng)的性能P235E5.2、E5.4、P5.4AP5.4MP5.5第六章 反饋控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性P273E6.4、E6.6、P6.6AP6.3MP6.2第七章 根軌跡法P325E7.1、E7.6、E7.12、E7.14、E7.20、P7.1、P7.3、P7.13AP7.3MP7.2第八章 頻率響應(yīng)方法P387E8.1、E8.3、E8.5、P8.1、P8.6、P8.15、P8.17、P8.24AP8.4MP8.5第九章 頻率穩(wěn)定性P453E9.1、P9.1、P9.2、P9.4AP9.1MP9.2第十

3、章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩道題見(jiàn)后注意：Bode圖必須采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙繪制，根軌跡用直角坐標(biāo)紙繪制。第十一章 非線性系統(tǒng)一道題見(jiàn)后說(shuō)明:1、教材：.現(xiàn)代控制系統(tǒng)（第八版）美Richard C. Dorf 等著，謝紅衛(wèi)等譯。高等教育出版社，2001.6。2、基本題型必須完成，增強(qiáng)題型選作。3、Matlab題型選作，并以*.m的形式發(fā)到郵箱：ligang。第一章 控制系統(tǒng)導(dǎo)論E1.1解輸出變量：功率輸入變量：電流被測(cè)變量：功率控制裝置：微處理器#P1.7解正反饋占優(yōu)時(shí)間誤差#P1.11解利用浮球保持水箱的液面高度，使得滴水孔的流水量均衡，從而使得液面高度與時(shí)間成線性關(guān)系，保持了水鐘的準(zhǔn)確度。#第二章 控制系

4、統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型E2.4解#E2.5解#E2.8解#E2.26解#P2.7解#P2.8解零極點(diǎn)為：#P2.36解(a)(b) 一個(gè)正向通道：兩個(gè)環(huán)：(c) 令(d) 略#第三章 狀態(tài)空間模型E3.3解由已知：狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣令：求得#E3.11解根據(jù)狀態(tài)空間方程可得：#P3.1解(a)(b) (c) #P3.14解根據(jù)狀態(tài)空間方程可得：#第四章 反饋控制系統(tǒng)的特性E4.1解(a) (b) #E4.4解(a) 0型系統(tǒng)，(b) 對(duì)于斜波輸入#P4.8解(a) (b) #AP4.8略第五章 反饋控制系統(tǒng)的性能E5.2解(a) 根據(jù)題目條件系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳函為：系統(tǒng)閉環(huán)傳函為：(b) >> step(

5、100,1,7,110)對(duì)比二階標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)：#E5.4解（a) （B) 二階標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)的單位階階躍響應(yīng)為：所以：t=0:0.01:3;subplot(2,1,1),step(16, 1,6,16,t),subplot(2,1,2),step(2,16, 1,6,16,t),#P5.4略AP5.4略第六章 反饋控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性E6.4解令首列不變號(hào)的：#E6.6解令s1列全為0得由#P6.6解略#AP6.3解略#第七章 根軌跡法E7.1解(a) >> rlocus(1,4,0 ,1,2,2)(b) 令得：(c) 對(duì)應(yīng)閉環(huán)極點(diǎn)（特征根）為(d) 令調(diào)整時(shí)間s>> step(0.

6、309*1,4,0 ,1+0.309,2+4*0.309,2)#E7.6解>>rlocus(1,20 ,1,24,144,0)使系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩的根為根軌跡中的分離點(diǎn)以后的根，如圖可知：K>16.37#E7.12解>>rlocus(1,1 ,1,4,8,0)當(dāng)K10時(shí)，當(dāng)K20時(shí)，#E7.14解>>rlocus(1,10 ,1,5,0)(a)分離點(diǎn)：(b)由 可得(c) 閉環(huán)傳函的極點(diǎn)為：#E7.20解>> rlocus(1,1 ,1 3 -4 0)(a) 由Routh判據(jù)的K>6(b) 使復(fù)根穩(wěn)定的最大阻尼比為# P7.1解(a) rl

7、ocus(1 ,1 2,1,0)(b) rlocus(1 ,1,4,6,4)(c) rlocus(1,5 ,1,5,4,0)(d) rlocus(1,4,8 ,1,4,0,0)#P7.3解>> rlocus(1 ,1,7,10,0)#P7.13解>> rlocus (1 ,1,7,19.84,23.54,0)(a)分離點(diǎn)：(b) #AP7.3解所以等效系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳函為：>> rlocus (1,1,0 ,1,1,0,10)#第八章 頻率響應(yīng)方法E8.1解當(dāng)K=4時(shí)，,G()()0400.53.2-5312-9020.8-1270-180>> Gs

8、=tf(4,1 2 1);nyquist(Gs)(注意，極坐標(biāo)圖形僅為Nyquist圖的一半，即上圖中的下半部分，：0)#E8.3解系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)頻率特性函數(shù)：令：得對(duì)應(yīng)幅值為：#E8.5解傳遞函數(shù)由Bode圖知：#P8.1解a>> Gs=tf(1,0.5 2.5 1);nyquist(Gs) b>> Gs=tf(0.5,1,1 0 0);nyquist(Gs)c>> Gs=tf(1 10,1 6 10);nyquist(Gs)#P8.6解，#P8.15解Gs=tf(5,1/12.52,2*0.2/12.5,1,0);bode(Gs);grid#如圖，轉(zhuǎn)折頻率為

9、12.5rad/s，最大誤差,取，所以P8.17解>>Gs=tf(2,4,1/32,(1/64+1/10),(2+1/20),1,0);bode(Gs);grid#P8.24解略#AP8.4解>>Gs=tf(2,1 5.2 22.4 32 0);bode(Gs);grid#第九章 頻率穩(wěn)定性E9.1解num=4/3,4;den =conv(1,0,conv(2,1,1/49,1/7,1);Gs=tf(num,den);bode(Gs);grid#P9.1解a) num=1;den =conv(0.5,1,2,1);Gs=tf(num,den);nyquist(Gs);b

10、) num=0.5,1;den =1,0,0;Gs=tf(num,den);nyquist(Gs);c) num=1,10;den =1,6,10;Gs=tf(num,den);nyquist(Gs);c) num=30,30*8;den =conv(1,0,conv(1,2,1,4);Gs=tf(num,den);nyquist(Gs);#P9.2解1) 像點(diǎn)映射：K=4;num=K;den =1,1,4,0;Gs=tf(num,den);nyquist(Gs);2) 圍線與實(shí)軸負(fù)向的交點(diǎn)為：令虛部為零得，此時(shí)，頻率特性函數(shù)的實(shí)部為：所以，K的最大取值為#P9.4解略#第十章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)10.1、已知系統(tǒng)如下所示，試設(shè)計(jì)控制器Gc(s)，要求系統(tǒng)在單位階躍輸入下性能指標(biāo)如下：E10.1解1） 繪制未校正系統(tǒng)的根軌跡圖形： rlocus (1 ,1,25,100,0);grid2) 根據(jù)給定性能指標(biāo)，計(jì)算理想閉環(huán)極點(diǎn)位置3) 如圖，理想閉環(huán)極點(diǎn)極點(diǎn)為根軌跡的左側(cè)，控制器需提供一定的超前相角才能使得閉環(huán)后系統(tǒng)滿足性能要求，故采用串聯(lián)超前校正。4) 計(jì)算補(bǔ)充超前相角。5) 設(shè)計(jì)控制器采用平分角度法可得：根據(jù)幅值條件可得：故整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳函為：6) 繪制校正后系統(tǒng)的根軌跡 rlocus (1917.3*1 0