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置被控量(大指令u1放电动机鼓轮大门位置)_△u大门

2、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

3、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：（c）确定输入输出

4、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2-2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

5、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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)1241221s23131312s212122dtdtdtdxd

6、f2(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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，

7、－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(

8、s)X(s))k220F(s)BsX(s)k2c