自動控制原理 習(xí)題答案匯 田茸 第1-7章

第1章習(xí)題答案自測題一．填空題在沒有人直接參與的情況下，利用控制裝置操縱被控對象，使被控量自動地按照預(yù)定的規(guī)律運行能夠完成自控控制任務(wù)的設(shè)備，被控對象，控制裝置按輸入信號補償，按擾動作用補償穩(wěn)定性、快速性、準(zhǔn)確性傳遞函數(shù)狀態(tài)方程開環(huán)控制，閉環(huán)控制，閉環(huán)控制水箱，水溫經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論、智能控制理論二．單項選擇題1.A 2.C 3.D 4.B 5.B 6.B 7.B 8.C 9.C 10.D基礎(chǔ)題什么是開環(huán)控制系統(tǒng)？什么是閉環(huán)控制系統(tǒng)？試比較開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點。略系統(tǒng)方框圖如圖所示系統(tǒng)方框圖如圖所示。系統(tǒng)方框圖如圖所示。第2章習(xí)題答案自測題一．填空題描述系統(tǒng)輸入、輸出變量以及系統(tǒng)內(nèi)部各變量之間動態(tài)關(guān)系的數(shù)學(xué)表達式。解析法和實驗法相同結(jié)構(gòu)和參數(shù)6. 10 s0.2

5s0.57.G1(s)G2(s)、G1(s)G2(s)8. 23s26s2G(s)9.(s)

1G(s)10.-3；-2、-1；32二．單項選擇題1.A 2.C 3.B 4.B 5.C 6.D 7.C 8.B 9.D 10.B基礎(chǔ)題1.（a）my(t)fy(t)ky(t)F(t)（b）my(t)fy(t)k2)y(t)F(t)2（a）12C2ut)(12C221ut)uot)(211t)it)（b）1LCut)(L12Cut)(12uot)Lut)2uit)3.（a）RCduo(t)u)u)

（b）

fdyo(t)y(t)y(t)dt o i

k dt o i這兩個系統(tǒng)為相似系統(tǒng)。4.Q1P，式中1 k（R為流動阻力）R R 25.Y(s)

k2f2s2F(s)2

mf2

s3(mk

f1

f)s2(kfk122 12

f1k2

f2)sk1k26.（a）U0(s)

(R2C1R1C1)s1U(s) RRCCs2(RCRCRC)s1i 1212 11 22 21（b）U0(s)U(s)

LsR2RLCs2(LRRC)sRRi 1 12 1 27.（a）

U0(s)R2R3CsR2R3Ui(s) U(s) RRCCs2(RCRC)s1（b）0 1212 11 22 Ui(s) s8.（a）

C(s)G1G2G3G3G4G2G3G4H2R(s) 1G2H2H1C(s)GG

G1G2G3G4R(s) 45 1GHGHGHGGHH11 2 2 3 3 1313C(s)=G+

G1G2G3G4G5R(s) 6 1+GH

+GGH+GGH

C(s)R(s)

31 23 2 34 3G1G2G3G1G2G3H3G4G5G2G4G5H11G2H1H2H3G2H1H3H2H39.（a）信號流圖為：系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：PC(s)1P

G1G2G3G3G4G2G3G4H2R(s) kk

1GHGGGHk1

2 2 1231信號流圖為：系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：PC(s)12P

G1G2G3G4

GGR(s) kk 1GH

GHGH

GGHH 45k1

11 2 2

3 3 1313信號流圖為：系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：PC(s)1P

G

G1G2G3G4G5R(s)

kk 6

1GHGGH

GGHk1

31 23 2

34 3信號流圖為：系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：C(s)R(s)

G1G2G3G1G2G3H3G4G5G2G4G5H11G2H1H2H3G2H1H3H2H3C(s) 12

G1G2G3G1G410.（a）R(s)k1GGH

GGHGG

GGGk1

121

23 2 14

123E(s)P11

1G1G2H1G2G3H2R(s) 1H1G2G3H2C(s) 12 H1（b）

R(s)k1GH

GH

GGGHH

GGHHk1

11 3 2

12312

1312PE(s)12P

1G3H2G3G4H1H2R(s) kk 1GH

GHGGGHHGGHHk1K1K2K3

11 3 2

12312

131211.（1）C(s)R(s)

s(Ts1)1K1K2K3

K1K2K3Ts2sKKKs(Ts1)G(s)K1K2K3K3K4

123C(s)

c 1) 1

KKKG(s)KKsN(s)

1K1K2K31)

123c 34123Ts2sKKK123（2）Gc(s)

K4sKK12第3章習(xí)題答案自測題一．填空題階躍t2.c(t)1eT，t?0慢微分(或積分)阻尼比n6.0.707虛軸離虛軸最近且其附近沒有閉環(huán)零點，而其他閉環(huán)極點又遠離虛軸的閉環(huán)極點s左半平面系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，初始條件及外作用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，初始條件及外作用不穩(wěn)定13.0K1414.積分15. 0二．單項選擇題1.C2.C3.B4.A5.D6.B7.B8.C9.B10.B11.C12.C13.D14.A15.A基礎(chǔ)題

7.07(s34.71s211.32)1. (s)

s2(s216)2.C(s) 1R(s) 20s13.ts0.3s(Δ5%)

,?0.34.ns,317.1725.(s)s213.87s17.1726.K2.5，ts0.95s7.（1）K20（2）60次/min69.78次/min。8.當(dāng)K0時：5，n0d/stp0.36s

，tss=

，%16.3%當(dāng)K0時：5，n4d/stp0.24s

，tss=

，%30.9%結(jié)論：Kntp減小，超調(diào)量增大，而調(diào)節(jié)時間ts基本不變。9.0.432；tp1.15s

，ts1.9s=

，%16.3%10.

ts1.2s=

，%16.3%11. （1）穩(wěn)定 （2）不穩(wěn)定（1）特征方程有兩個正實部根（2）特征方程有一個正實部根，純虛根為s1,25j（3）特征方程沒有正實部根，純虛根為s1,22j（1）K，系統(tǒng)都不穩(wěn)定，此系統(tǒng)為結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定系統(tǒng)。（2）K4。3

0T2K1

4K1使系統(tǒng)穩(wěn)定的T和K的取值范圍如右圖陰影部分所示。15.（1）穩(wěn)定（2）系統(tǒng)不具有1的穩(wěn)定裕量716.（1）Kp10,KvKa0，ess7（2）K

p,Kv8

,Ka

0，ess（3）KpKv,Ka0.1，ess20ss17.e2.5oCssK值，使系統(tǒng)在擾動作用下的穩(wěn)態(tài)誤差為0.099。e

R NK1K2 K120.（1）

essr

1K1K2

，essn

1K1（2）

1，K1K2

essn0K1K2K1，可以減小擾動作用下的穩(wěn)態(tài)誤差，增大擾動作用點之后系統(tǒng)的前向通道增K2，對擾動作用引起的穩(wěn)態(tài)誤差無影響。第4章習(xí)題答案自測題一．單項選擇題1.A 2.A 3.B 4.C 5.C 6.C 7.B 8.A 9.B 10.BD 12.B 13.D 14.B 15.B二．判斷題1.× 2.√ 3.√ 4.√ 5.× 6.× 7.× 8.√ 9.× 10.×基礎(chǔ)題1.圖略；點(2,j0)在根軌跡上，點(0,j1),(3,j2)不在根軌跡上。2.p

p2 1p

207，入射角z

z2 1z

63，圖略。a13.實軸上根軌跡區(qū)間[4,1]和[1,0]，漸近線90，a22分離點d0.35，與虛軸的交點K*1

，圖略。a04.實軸上根軌跡區(qū)間(,2]，漸近線180，分離點d2p5.⑴K4,Kh0.5；

pp2 1

a145，圖略。a2⑵實軸上根軌跡區(qū)間(,2]，漸近線180，分離點d4，圖略；aa0⑶實軸上根軌跡區(qū)間(,0]，漸近線180，分離點d2，圖略。aa36.實軸上根軌跡區(qū)間[2,0]和[1,)。，漸近線0，ad

0.732,

d2.732

2，圖略；證明略。1 2 K*2a0.57.⑴實軸上根軌跡區(qū)間(,1]和[0.5,0]，漸近線180，a分離點d10.293, d21.707，圖略；0.172K5.82。

a3.338.⑴實軸上根軌跡區(qū)間(,6]和[4,0]，漸近線60,180，a626分離點d1.57，與虛軸的交點K*240

，圖略；⑵0K*⑶當(dāng)0K*?16.9時，響應(yīng)為單調(diào)衰減；當(dāng)16.9K*240時，響應(yīng)為衰減振蕩；當(dāng)K*240時，響應(yīng)為等幅振蕩；當(dāng)K*240時，系統(tǒng)不穩(wěn)定；⑷s1,21.2j2.08是閉環(huán)主導(dǎo)極點，%16.3%，ts2.5s(Δ=5%)。a2.339.⑴實軸上根軌跡區(qū)間(,4]和[2,1]，漸近線60,180，a3.74分離點d1.45，與虛軸的交點K*90，圖略；⑵0?K*90；72?K*90。

a210.⑴實軸上根軌跡區(qū)間(,2]，漸近線60,180，ap出射角pi

2360,180，與虛軸的交點3K*64

，圖略；3⑵K1閉極點21j ，34；3⑶1e

1。9 ss11.⑴MATLAB程序略；⑵0K*46.2449。12.略。第5章習(xí)題答案自測題一．填空題1. 2sin(t45)22. 12ω2j3ω3.1804.相頻特性1005.10s1

、106.(1,j0)不是越短、越小幅值裕度二．單項選擇題1.C 2.B 3.B 4.B 5.A 6.B 7.C 8.C 9.C 10.D A三．判斷題1.× 2.× 3.√ 4.× 5.× 6.× 7.√ 8.√ 9.× 10.√基礎(chǔ)題1.css(t)0.63sin(t41.6)2．K10，T0.1繪制各系統(tǒng)的概略開環(huán)幅相特性曲線如下。（1） （2）（3） （4）繪制各系統(tǒng)的概略開環(huán)幅相特性曲線如下。（1） （2）（3）繪制各系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻漸近特性曲線如下。（1） （2）（3） （4）繪制各系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻漸近特性曲線和開環(huán)對數(shù)相頻特性曲線如下。（1） （2）0.79(s1)7.（a）G(s)H(s)5 s(s10

1)100（b）

G(s)H(s)

(s0.01

1)(s10

1)（c）

G(s)H(s)

10s1s20.105s1 9 98.（1）穩(wěn)定 （2）不穩(wěn)定 （3）不穩(wěn)定 （4）穩(wěn)定8題s2個極點。.x6.325，h0.44，h(d)7.128dB，

c10rd/s15.26閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。12.（1）伯德圖如圖所示。c2

，21.8

，系統(tǒng)不穩(wěn)定。（2）伯德圖如圖所示。c4，

37.3，系統(tǒng)穩(wěn)定。（3）一階微分環(huán)節(jié)的接入，增加了截止頻率附近的相位，即增加了相角裕度，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（4）希望中頻段折線斜率為-20db/dec，且該斜線的頻寬越大越好。13.（1）對單位階躍信號、單位斜坡信號的穩(wěn)態(tài)誤差為0；對單位加速度信號穩(wěn)態(tài)誤差為ess0.447；（2）41.81,?%=36%，ts4.74s。第6章習(xí)題答案自測題一．填空題串聯(lián)校正；反饋校正；復(fù)合校正按輸入補償?shù)膹?fù)合校正；按擾動補償?shù)膹?fù)合校正比例-積分-微分pd4.G(s)U(s)K(11Ts)pdc E(s) Tsi5.超前校正裝置；滯后校正裝置；滯后-超前校正裝置6.1.25m

arcsin11系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)頻率特性最小相位系統(tǒng)前向通道中的一部分環(huán)節(jié)或全部環(huán)節(jié)二．單項選擇題1.C 2.B 3.A 4.B 5.B 6.A 7.B 8.C 9.B 10.DB 12.D 13.A 14.A 15.B基礎(chǔ)題1.G(s)0.26s1c(s)(s)

0.05s10.02s10.002s118.18s1165.29s14.G(s)0.494s1c 2.446s1(s)(s)

(6.67s1)(1.49s1)(66.7s1)(0.149s1)(1.414s1)(4.994s1)(0.177s1)(39.952s1)7.G(s) (1.4286s1)(0.5s1)c (73.5294s1)(0.0097s1)8.略9.G(s)0.55sc s110.

11/100(1T)/1002第7章習(xí)題答案自測題一．填空題控制系統(tǒng)中有一處或幾處信號是一串脈沖或數(shù)碼的系統(tǒng)2.s?m信號的保持1eTsGh(s) szz變換之比C(z) 12z13z26.G(z) R(z) 12z1

4z2

8z3采樣開關(guān)特征方程的根（即脈沖傳遞函數(shù)的極點）z平面單位圓內(nèi)9.z110.在典型輸入信號作用下，能以最少采樣周期即最少拍結(jié)束響應(yīng)過程，且在采樣點上無穩(wěn)態(tài)誤差的離散系統(tǒng)二．單項選擇題1.B 2.B 3.B 4.A 5.C 6.B 7.C 8.D 9.C 10.A三．判斷題1.× 2.√ 3.√ 4.× 5.× 6.√ 7.√ 8.√ 9.× 10.√基礎(chǔ)題zsinT1.（1）F(z)z22z1z(zcosT)（2）F(z)z22z1z(1eaT)（3）F(z)(z1)(zeaT)（4）F(z)

T2ze2T(ze2T)(ze2T)3z(2zeTe3T)2.（1）F(z)2(zeT)(ze3T)zT1eT)z1TeTeT)（2）F(z)

9(z1)2(ze3T)1 Tz z(1eT) （3）F(z)(1z

T)(z 2

T (z1)(ze ) z z z （4）F(z)3(z

T

3T 2(ze ) 6(ze )3.（1）f(kT)4(2)k（2）f(kT)25(k)18.75(1)k43.75(0.2)k4. c(0)0c(