《控制工程基础》王积伟-第二版-课后习题解答(完整)

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1、第一章3解：1)工作原理：电压u2反映大门的实际位置，电压u1由开（关）门开关的指令状态决定，两电压之差△u＝u1－u2驱动伺服电动机，进而通过传动装置控制大门的开启。当大门在打开位置，u2＝u上：如合上开门开关，u1＝u上，△u＝0，大门不动作；如合上关门开关，u1＝u下，△u<0，大门逐渐关闭，直至完全关闭，使△u＝0。当大门在关闭位置，u2＝u下：如合上开门开关，u1＝u上，△u>0，大门执行开门指令，直至完全打开，使△u＝0；如合上关门开关，u1＝u下，△u＝0，大门不动作。2)控制系统方框图_△u放大电动机鼓轮开关位置指令u1大门位置信号u2

2、被控量(大门位置)大门4解：1)控制系统方框图－△h实际水位h杠杆机构机械进水阀水箱浮球给定液位h’h干扰a)系统方框图－△h实际水位h电气开关电磁进水阀水箱浮球给定液位h’h干扰b)系统方框图2)工作原理：a)水箱是控制对象，水箱的水位是被控量，水位的给定值h’由浮球顶杆的长度给定，杠杆平衡时，进水阀位于某一开度，水位保持在给定值。当有扰动（水的使用流出量和给水压力的波动）时，水位发生降低（升高），浮球位置也随着降低（升高），通过杠杆机构是进水阀的开度增大（减小），进入水箱的水流量增加（减小），水位升高（降低），浮球也随之升高（降低），进水阀开度增大

3、（减小）量减小，直至达到新的水位平衡。此为连续控制系统。b)水箱是控制对象，水箱的水位是被控量，水位的给定值h’由浮球拉杆的长度给定。杠杆平衡时，进水阀位于某一开度，水位保持在给定值。当有扰动（水的使用流出量和给水压力的波动）时，水位发生降低（升高），浮球位置也随着降低（升高），到一定程度后，在浮球拉杆的带动下，电磁阀开关被闭合（断开），进水阀门完全打开（关闭），开始进水（断水），水位升高（降低），浮球也随之升高（降低），直至达到给定的水位高度。随后水位进一步发生升高（降低），到一定程度后，电磁阀又发生一次打开（闭合）。此系统是离散控制系统。2-1解：

4、（c）确定输入输出变量（u1，u2）得到：一阶微分方程（e）确定输入输出变量（u1，u2）消去i得到：一阶微分方程第二章2-2解：1）确定输入、输出变量f(t)、x22）对各元件列微分方程：3）拉氏变换：4）消去中间变量：5）拉氏反变换：2-3解：（2）（4）（5）（6）2-5解：1)D(s)=0,得到极点：0,0,-2,-5M(s)=0,得到零点：－1，，，2)D(s)=0,得到极点：－2，－1，－2M(s)=0,得到零点：0，0，－13)D(s)=0,得到极点：0，，M(s)=0,得到零点：－2，，4)D(s)=0,得到极点：－1，－2，M(s)=

5、0,得到零点：2-8解：1）a）建立微分方程b)拉氏变换c)画单元框图（略）d)画系统框图－Xo(s)－－F（s）Fi（s）a/b1/ms2K1k21/Bs2)a)建立微分方程：b)拉氏变换：c)绘制单元方框图（略）4)绘制系统框图+－－X0（s）B1sK1/ms2B2sXi（s）2-11解：a)b)2-14解：(1)(2)由于扰动产生的输出为：要消除扰动对输出的影响，必须使得到：得到：第三章3-1解：1)法一：一阶惯性环节的调整时间为4T，输出达稳态值的98%，故：4T＝1min，得到：T＝15s法二：求出一阶惯性环节的单位阶跃时间响应，代入，求出。

6、2)法一：输入信号，是速度信号；法二：利用误差信号E（s）3-3解：部分分式展开：系数比较得到：A+B+C=011A+6B+5C=030A=13得到：A=13/30=0.433;B=-13/5=-2.6;C=13/6=2.1667拉氏反变换：3-4解：闭环传递函数为：（1）单位阶跃函数的拉氏变换：部分分式展开：系数比较得到：4A+3B=0A-3C=0A=1得到：A=1，B=-4/3,C=1/3拉氏反变换：（2）法一、利用微分关系，把结果（1微分）法二、单位脉冲函数的拉氏变换：部分分式展开：系数比较得到：A+B=04A+B=4得到：A=4/3,B=-4/

7、3拉氏反变换：3-6解：闭环传递函数为：得到：rad/s;相位移：时间响应各参数：3-7解：1)求闭环传递函数二阶振动环节：得到：2)求结构参数最大超调量得到：峰值时间得到：3)求K，Kh代入1)得到：4)利用结构参数求其它时域指标调整时间上升时间3-8解：闭环传递函数1)K＝200：此时，系统为过阻尼系统，为两个惯性环节串联，无振荡动态参数。2)K＝1500，得到：最大超调量峰值时间调整时间上升时间振动次数3)K＝13.5，得到：此时，系统为过阻尼系统，为两个惯性环节串联，无振荡动态参数。4)对于二阶系统传递函数化为标准形式后，只要不变，系统调整时间

8、ts不变；随着增大，过渡过程在缩短（tp,tr），但总过渡时间（调整时间ts）不变；而随着的减