控制工程基础第三版习题答案 - 清华大学出版社董景新

目录

第一章…………………………………………………………………………1 第二章…………………………………………………………………………4 第三章…………………………………………………………………………21 第四章…………………………………………………………………………34 第五章…………………………………………………………………………41 第六章…………………………………………………………………………47 第七章…………………………………………………………………………61

C第一章

1-1

解：（1）B （2） B （3）B （4）A 1-2

解： 优点 缺点 开环 简单，不存在稳定性问题 精度低，不抗干扰 闭环 精度高，抗干扰 复杂，设计不当易振荡 1-3 解：（1）自行车打气如图1-1所示职能方块图，为闭环系统。

图1-1

（2）普通电烙铁的职能方块图如图1-2所示，为开环系统。

图1-2

（3）车玩具的职能方块图如图1-3所示，为开环系统。

图1-3

（4）船自动舵的职能方块图如图1-4所示，为闭环系统。

图1-4

（5）灯自动开关的职能方块图如图1-5所示，为开环系统。

图1-5

- 1 -

1-4

解：系统输入量：被记录的电压信号U2

系统输出量：记录笔的位移L 被控对象：记录笔

1-5 解：（a）：对于图（a）所示的系统，水箱中输出流量和输入流量决定了水箱的水位变化，水位的高低决定了浮球的位置，流量通过杠杆机械对应阀门的开启大小，阀门的大小决定输入流量补偿输出流量，最终水位保持一定值。其职能方块图如下图所示：

（b）：对于（b）图所示的系统，控制水位的过程与图（a）系统中浮球的位置通过杠杆机构操纵双向触点电开关，两个触点电机正、反转，电机的正、反转对应阀门的开大、开小，系统由于使用了电机，系统的反应加快，其职能方块图如下图所示：

- 2 -

1-6：试画出实验室用恒温箱职能方块图。

解：根据一般实验室用恒温箱的工作原理图，画出其职能方块图如下：

（注：1-5中有部分文学是根据上下文理解的，因为原版中缺失；1-6为类似书中原体，不是

原体，请注意！）

- 3 -

第二章

2-1 解：

（1）: F(S)?L[(4t)?(t)]?L[5?(t)]?L[t?1(t)]?L[2?1(t)] ?0?5?1S2?2S?5?12S2?S （2）: F(S)?3s?52(s2?25)

3）: F(S)?1?e??s（s2?1

（4）: F(S)?L{[4cos2(t??)]?1(t??66)?e?5t?1(t)} ??6s??6s ?4Se14s2?22?S?5?Se1s2?4?S?5 e?2se?2s（5）: F(S)?0?0?6?S?6?S （6）: F(S)?L[6cos(3t?45??90?)?1(t??4)]

??[6cos3(t?4S???L??6Se6Se4S4)?1(t?4)]?S2?32?S2?9

（7）: F(S)?L[e?6tcos8t?1(t)?0.25e?6tsin8t?1(t)]

?S?62(S?6)2?82?(S?6)2?82?S?8S2?12S?100（8）: F(S)?2?259e??6ss?20?(s?20)2?s2?9 2-2 解：

（1）: f(t)?L?1(?1S?2?2S?3)?(?e?2t?2e?3t)?1(t) （2）: f(t)?12sin2t?1(t)

（3）: f(t)?et(cos2t?12sin2t)?1(t)

（4）: f(t)?L?1(e?sS?1)?et?1?1(t?1) - 4 -

（5）: f(t)?(?te?t?2e?t?2e?2t)?1(t)

81515?t（6）: f(t)?L?1(152)?815e?2sin15t?1(t) (S?1)21521522?(2)（7）: f(t)?(cos3t?13sin3t)?1(t)

2-3 解：

（1） 对原方程取拉氏变换，得：

S2X(S)?Sx(0)?x??(0)?6[SX(S)?x(0)]?8X(S)?1S 将初始条件代入，得：

S2X(S)?S?6SX(S)?6?8X(S)?1S

(S2?6S?8)X(S)?1S?S?61772X(S)?S?6S?1S(S2?6S?8)?8S?4S?2?8S?4 取拉氏反变换，得：

x(t)?18?774e?2t?8e?4t

?（2） 当t=0时，将初始条件x(0)?50代入方程，得：

50+100x(0)＝300 则x(0)=2.5

对原方程取拉氏变换，得： sx(s)-x(0)+100x(s)=300/s 将x(0)=2.5代入，得：

SX(S)-2.5?100X(S)?300S X(S)?2.5S?300S(S?100)?30.5s?s?100

取拉氏反变换，得：

x(t)?3-0.5e-100t

2-4

解：该曲线表示的函数为：

u(t)?6?1(t?0.0002)

- 5 -

则其拉氏变换为：

s)?6e?0.0002sU(s

2-5 解：

3dy0(t)dt?2y)?2dx1(t)0(tdt?3xi(t) y0(0)?xi(0)?0将上式拉氏变换，得：

3SY0(S)?2Y0(S)?2SXi(S)?3Xi(S)(3S?2)Y0(S)?(2S?3)Xi(S)

Y0(S)X?2S?3i(S)3S?2?极点 S-23p?3 零点 SZ?-2

又当 xi(t)?1(t)时

X1i(S)?SY)?Y0(S)2S?310(SX(S)?Xi(S)?3S?2?S

i?y(S)?limS?2S?3130(?)?limS?Y0s?0s?03S?2?S?2?y(0)?limS?Y2S?312

00(S)?s??limS???s??3S?2S32-6

解：

（a）传递函数：

GG2G3C1?1?G3H3?G2G3H2G1GR?2G31?GGG?1?G 231?3H3?G2G3H2?G1G2G3H11?G?G?H13H32G3H2

- 6 -

（b）传递函数：

（ｃ）传递函数：

- 7 -

（ｄ）传递函数：

CG1G2R?1?GG 1H1?G2H2?1G2H1H2?G1G2H32-7 解：

通过方块图的变换，系统可等价为下图：

- 8 -

2-8 解：

2-9 解： （a）

- 9 -

（b）

（c）

（d）

- 10 -

（e）

（f）

- 11 -

(g)

2-10 解： （a）

（b）

- 12 -

（c）

2-11 解： （a）

（b）

- 13 -

（c）

（d）

2-12 解： （a）

- 14 -

b）

- 15 -

（

2-13 解： （a）

（b）

- 16 -

2-14 解：

2-15 解： （1）

（2）

- 17 -

2-16 解：

2-17 解：

- 18 -

2-18 解：

以题可画出方块图如下：

2-19 解：

2-20 解：

- 19 -

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/73n2.html