吴振顺《控制工程基础》王积伟_第二版_课后习题解答

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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)控制系统方框图开关位

2、置被控量(大指令u1放电动机鼓轮大门位置)_△u大门大门位置信号u24解:1)控制系统方框图干扰给定液实际水位h’杠杆机水箱位h机械进水构阀-△hh浮球a)系统方框图干扰给定液实际水位h’电气开水箱位h电磁进水关阀-△hh浮球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

3、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(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

4、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:(c)确定输入输出变量(u1,u2)uiRiR11122uiR2221uu(ii)dt1221CduRduR2212得到:CR(1)uCRu2221dtRdtR11一阶微分方程(e)确定输入输出变量(u1,u2)1uiRiRidt112Cuu12iRduuduu2211消去i得到:(RR)R122dtCdtC一阶微分方程第二章2-

5、2解:1)确定输入、输出变量f(t)、x22dx(t)1f(t)f(t)f(t)f(t)mK1B1B312dt2dx(t)2fffmB3K2B2222)对各元件列微分方程:dtdx1fKx;fBK111B11dtd(xx)12fB;fKxB33K222dt2F(s)KX(s)BsX(s)Bs[X(s)X(s)]msX(s)1111312113)拉氏变换:2Bs[X(s)X(s)]KX(s)BsX(s)msX(s)3122222224)消去中间变量:2BsKBs

6、ms23232F(s)BsX(s)(BsKBsms)X(s)3211312Bs35)拉氏反变换:432dxdxdx222mm(BmBmBmBm)(BBBBBBKmmK)1241221s23131312s212122dtdtdtdxdf2(KBKBKBKB)KKxB121321231223dtdt2-3解:21(2)s1s2t2t2ee111111(4)29s49s13(s1)14t1t1teete993221(5)2(s2)(s

7、1)(s1)2ttt2e2ete0.252s0.52222.5(6)22s4s4s1st0.5cos2tsin2t2e2.52-5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,-11j31j33)D(s)=0,得到极点:0,,22M(s)=0,得到零点:-2,,4)D(s)=0,得到极点:-1,-2,M(s)=0,得到

8、零点:2-8解:1)a)建立微分方程mx(t)f(t)f(t)f(t)k1k2af(t)f(t)ibf(t)kx(t)k110f(t)k(x(t)x(t))k220dx(t)f(t)f(t)Bk2Bdtb)拉氏变换2msX(s)F(s)F(s)F(s)0k1k2aF(s)F(s)ibF(s)kX(s)k110F(s)k(X(s)X(s))k220F(s)BsX(s)k2c

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