自动化考研现控部分习题解答

《自动化考研现控部分习题解答》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、自动化考研现控部分习题解答自动化考研现控部分习题解答.txt18拥有诚实，就舍弃了虚伪；拥有诚实，就舍弃了无聊；拥有踏实，就舍弃了浮躁，不论是有意的丢弃，还是意外的失去，只要曾经真实拥有，在一些时候，大度舍弃也是一种境界。本文由victory0702贡献doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。现代控制理论习题详解victory上传第一章控制系统的状态空间描述3-1-1求图示网络的状态空间表达式，选取uc和iL为状态变量。（1）R1uiC1uc1R2i1

2、uC2i2uoc2题3-1-1图1(2）RuiiLLCucuo题3-1-1图2【解】：(1)设状态变量:x1=uc1、x2=uc2而i1=C1uc1、i2=C2uc2根据基尔霍夫定律得：ui=[C1uc1+(uc1uc2)]R1+uc1R2uc1=C2uc2R2+uc2整理得1R1+R21&x1R1R2C1R2C1x1+R1C1ui=x11x2&20R2C2R2C2x1y=u0=[01]x2(2)设状态变量：x1=iL、x2=uc而Page1of84现代控制理论习题详解victory上传iL=C

3、uc根据基尔霍夫定律得：ui=RiL+LiL+uc整理得R&x1Lx=1&2C11Lx1+uLi0x20xy=u0=[01]1x23-1-2如图所示电枢电压控制的它励直流电动机，输入为电枢电压ua输出为电动机角速度ω，电动机轴上阻尼系数为f，转动惯量J，试列写状态方程和输出方程。RauaLaiaif=常数fDJMLω题3-1-2图【解】：设状态变量为：x1ia=x2ω其中ia为流过电感上的电流，ω电动机轴上的角速度。电动机电枢回路的电压方程为：ua=Laia+Raia+ebeb为电动机反电势。电

4、动机力矩平衡方程为MD=Jω+fω+ML由电磁力矩和反电势的关系，有eb=ceω，MD=cMia式中ce为电动机反电势系数，cM为电动机的转矩系数。J为电动机轴上粘性摩擦系数，f电动机轴上等效转动惯量。整理得Page2of84现代控制理论习题详解victory上传Ra&x1La=x&2cMJce1x1LLa+afx20Jxy=ω=[01]1x20ua1MLJ(注：解是非唯一的)3-1-3试求图示系统的模拟结构图，并建立状态空间表达式。（1）U(s)K1T1s+1K2T2s+1K3s1T4s+1Y

5、(s)1sK5T5s+1题3-1-3图1（2）U1(s)cs+a1sY1(s)U2(s)ds+bfs+eY2(s)g题3-1-3图2【解】：(1)如题3-1-3图3设状态变量Page3of84现代控制理论习题详解U(s)victory上传x6K1T1&x6K2T2&x41T2x4K3&x2x21T4&x11T4x1Y(s)1T1x3&x3x5&x5K5T51T5题3-1-3图3&x1=11x1+x2T4T4&x2=K3(x4x3)&x3=x2&x4=KK1x42x5+2x6T2T2T2K51x2

6、x5T5T5&x5=&x6=K1x6+1(ux1)T1T1y=x1写成矩阵的形式得：1100TT440K3K300100100&x=0T2K5000T5K1000T1y=[100000]x000K2T21T50000000K2x+uT2000K1T11T1（2）如图题3-1-3图4设状态变量Page4of84现代控制理论习题详解victory上传u1c&x2x2x1y1au2d&x4x4f&x3&x3x3y2beg题3-1-3图4&x1=x2&x2=ax2+c(u1x4)&x3=ex3+fx4&

7、x4=bx4+dx2dgx3+du2y1=x1y2=x3y=x1写成矩阵的形式得：000010a0ccx+&x=00ef00ddgb01000y=x001000u0d(注：此题解并非唯一的)3-1-4已知系统的微分方程，试将其转变成状态空间表达式。&&(1)&y&+2&&+4y+6y=2uy&&(2)&y&+7&&+3y=u+2uy&&&&&(3)&y&+5&&+4y+7y=u+3u+2uy&(4)y(4)+3&&+2y=3u+uy【解】：Page5of84现代控制理论习题详解victory上传

8、在零初始条件下，方程两边拉氏变换，得到传递函数，再根据传递函数求状态空间表达式。此题多解，一般写成能控标准型、能观标准型或对角标准型，以下解法供参考。（1）传递函数为：G(s)=2s+2s+4s+632状态空间表达式为：1000&x=001x+0u6421y=[200]x（2）传递函数为：G(s)=s+2s+7s+332=s+2s+7s2+0s+33状态空间表达式为：0100&=001x+0ux3071y=[210]x（3）传递函数为：G(s)=s2+3s+22s+5s+4s+73状态空间表达式