现代控制理论哈工大课后答案

哈工大2014年春季学期

现代控制理论基础 试题

一 20 二 20 三 10 四 10 五 10 六 10 班号 姓名 作业分 10 实验分 10 总分 100

题号 满分值 得分值 卷面分 80 一、填空题（本题含有10个小题，每小题2分，满分共20分） 1．若一个单输入单输出线性定常系统?(A,B,C)的传递函数不存在零极点对消现象，则系统?(A,B,C)的状态空间表达式必为______实现。 2．一个线性定常系统在施加某一线性状态反馈的前后，它的状态能观性

_________________。

223．标量函数V(x)?49x12?4x2?21x3?28x1x2（其中x??x1x2x3?）是_____

T定的。 4．一个单输入单输出线性定常系统静态输出反馈可镇定的充分必要条件是该系统的根轨迹______________。 5．在设计带有状态观测器的线性反馈系统时，控制器的动态特性和_________

的动态特性是相互独立的，这个原理称为线性系统的______原理。

6．根据一个系统的传递函数（矩阵）可以写出_______个状态空间表达式。

??(t)?5??(t)?7y?(t)?3y(t)?3u?(t)?u??(t

第一章

1.答：所谓单工通信是指双方电台交替地进行收信和发信。单工通信常用于点到点通信，待机时，单工制工作方式双方设备的接收机均处于接听状态，其中Ａ方需要通话时，先按下“按—讲”开关，关闭接收机，由Ｂ方接收；Ｂ方发话时也将按下“按—讲”开关，关闭接收机，由Ａ方接收，从而实现双向通信。这种工作方式收发信机可以使用同一副天线，而不需要天线共用器，设备简单，功耗小，但操作不方便。在使用过程中，往往会出现通话断续现象。 双工通信是指通信双方，收发信机均同时工作，即任一方讲话时，都可以听到对方的语音，没有“按—讲”开关，双方通话像室内电话通话一样。但是采用这种方式，在使用过程中，不管是否发话，发射机总是工作的，故电能消耗大。

２.答：蜂窝网使用两种双工制式，频分双工（FDD）和时分双工（TDD）。

FDD利用两个不同的频率来区分收发信道。即对于发送和接收两种信号，采用不同频率进行传输。TDD利用同一频率但不同的时间段来区分收发信道。即对于发送和接收两种信号，采用不同的时间（时隙）进行传输。

TDD双工方式的工作特点使TDD具有如下优势： 能够灵活配置频率，使用ＦＤＤ系统不易使用的零散频段； 可以通过调整上下行的时隙转换点，提高下行的时隙比例，能够很

第一章

1.答：所谓单工通信是指双方电台交替地进行收信和发信。单工通信常用于点到点通信，待机时，单工制工作方式双方设备的接收机均处于接听状态，其中Ａ方需要通话时，先按下“按—讲”开关，关闭接收机，由Ｂ方接收；Ｂ方发话时也将按下“按—讲”开关，关闭接收机，由Ａ方接收，从而实现双向通信。这种工作方式收发信机可以使用同一副天线，而不需要天线共用器，设备简单，功耗小，但操作不方便。在使用过程中，往往会出现通话断续现象。 双工通信是指通信双方，收发信机均同时工作，即任一方讲话时，都可以听到对方的语音，没有“按—讲”开关，双方通话像室内电话通话一样。但是采用这种方式，在使用过程中，不管是否发话，发射机总是工作的，故电能消耗大。

２.答：蜂窝网使用两种双工制式，频分双工（FDD）和时分双工（TDD）。

FDD利用两个不同的频率来区分收发信道。即对于发送和接收两种信号，采用不同频率进行传输。TDD利用同一频率但不同的时间段来区分收发信道。即对于发送和接收两种信号，采用不同的时间（时隙）进行传输。

TDD双工方式的工作特点使TDD具有如下优势： 能够灵活配置频率，使用ＦＤＤ系统不易使用的零散频段； 可以通过调整上下行的时隙转换点，提高下行的时隙比例，能够很

第6章 逻辑代数基础

6.1对课程内容掌握程度的建议 章 节 6.1概 述 6.2 逻 辑 运 算 6.3 形 式 定 理 6.4 基 本 规 则 6.5 用代数法化简逻辑式 课程内容掌握程度 A B 数字信号，脉冲信号 正逻辑和负逻辑 基本逻辑运算 组合逻辑运算 17个形式定理 代入规则 反演规则对偶规则 展开规则 C 用代数法化简逻辑式 最大项 6.6最小项和最大项 最小项 卡诺图化简法 6.7 卡诺图化简法 6.2 授课的几点建议

6.2.1 基本逻辑关系的描述

基本逻辑关系有“与”、“或”、“非”三种，在本教材中采用文字叙述和常开触点、常闭触点的串、并联等形式来加以描述。还有一种描述逻辑关系的图，称为文氏图（Venn diagram）。图6.1(a)圆圈内是A，圆圈外是A；图6.1(b)圆圈A与圆圈B相交的部分是A、B的与逻辑，即AB；图6.1(c)圆圈A与圆圈B所有的部分是A、B的或逻辑，即A+B。与逻辑AB也称为A与B的交集（intersection）；或逻辑A+B也称为A和B的并集（union）。

AAAABBA+BAB (a) 单变量的文氏图 (b) 与逻辑的文氏图

理论力学（第七版）课后题答案

哈工大.高等教育出版社

第1章 静力学公理和物体的受力分析

1-1 画出下列各图中物体 A，ABC 或构件 AB，AC 的受力图。未画重力的各物体的自 重不计，所有接触处均为光滑接触。

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

F N 2

(a1)

(b1) N 3

FN 2

(c1)

Ax

(d1)

(e1)

理论力学（第七版）课后题答案

哈工大.高等教育出版社

(f)

(g)

(h)

(i)

(j)

(k)

q

B

(f1)

(g1)

F

1

(h1) 2

Ax

(j1)

F (k1)

理论力学（第七版）课后题答案

哈工大.高等教育出版社

AB

FFBA

(l)

图 1-1

(l2) (l3)

1-2 画出下列每个标注字符的物体的受力图。题图中未画重力的各物体的自重不计，所

有接触处均为光滑接触。

(a)

N

2

(a1)

(a2)

FAx

Ax

(a3)

(b)

N 3

(b1)

FN2

N

(b2)

(b3)

理论力学（第七版）课后题答案

哈工大.高等教育出版社

Ay

Ax

(c)

2

(c1)

Ax

N 2

2

FN1

(c2)

(d)

Dy

(d1)

(d2)

FDy

(d3)

FAy

Bx

F By2

By (e2)

(e)

(e1)

F (e3)

(f)

Ax

By

Bx

(f1)

Cx

理论力学（第七版）课后题答案

哈工大.高等教育出版社

Ax

Bx

(f

1

下如程方态状的统系

图构结拟模统系出输双--入输双03-1图

下如图构结拟模的统系 解

图构结块方统系72-1图

案答后课社版出业工械机生万唐豹刘版3第论理制控代现

。式达表间空态状其立建并 图构结拟模的统系72-1图求试 1-1

章一第

2

。程方出输的量出输为作压电的上2R阻电以和 程

方态状的量变态状为作压电的上容电和流电的中感电以求 量入输为)t(u压电以。示所82-1图如路电有2-1

6x 5x 4x 0 3x 2 x 1x

00

1

0000

1 y

00

K 1J

0J0

10J

1

p

K

pK

p K 6x

1

K

5x

4x 0

u 0 1J

3x

0

2 x 0

1x 0

0

0

00

2J

10

6

x 5 x

4x 3x 2x 1x

为式达表程方出输及式达表间空态状的统系 以所 1x y则 y )s( 令

u

pK 6x

6

pK

X1K 3x1K 5x

3

1x

pK 6x

x 4x

6

x

1J

5x

1

J

4x

1J

3x

3

1J

3x

x

2J

2

2x

x 1x

3

。阵

数函递传和式达表间空态状其求试 示所03-1图如图构结拟模其 统系的2y 1y出输两

1

下如程方态状的统系

图构结拟模统系出输双--入输双03-1图

下如图构结拟模的统系 解

图构结块方统系72-1图

案答后课社版出业工械机生万唐豹刘版3第论理制控代现

。式达表间空态状其立建并 图构结拟模的统系72-1图求试 1-1

章一第

2

。程方出输的量出输为作压电的上2R阻电以和 程

方态状的量变态状为作压电的上容电和流电的中感电以求 量入输为)t(u压电以。示所82-1图如路电有2-1

6x 5x 4x 0 3x 2 x 1x

00

1

0000

1 y

00

K 1J

0J0

10J

1

p

K

pK

p K 6x

1

K

5x

4x 0

u 0 1J

3x

0

2 x 0

1x 0

0

0

00

2J

10

6

x 5 x

4x 3x 2x 1x

为式达表程方出输及式达表间空态状的统系 以所 1x y则 y )s( 令

u

pK 6x

6

pK

X1K 3x1K 5x

3

1x

pK 6x

x 4x

6

x

1J

5x

1

J

4x

1J

3x

3

1J

3x

x

2J

2

2x

x 1x

3

。阵

数函递传和式达表间空态状其求试 示所03-1图如图构结拟模其 统系的2y 1y出输两

答案4.9

解：用戴维南定理对非线性电阻左侧的线性电路进行等效化简，如图(b)所示。

(b)

列回路电压方程：

10I U 24 0

将非线性电阻的电压电流关系式代入，得：

10 3(e20U e 20U) U 24 0

为求解上述非线性方程，令

f(U) 10 3(e20U e 20U) U 24 0

求导数，得：

f (U) 0.02(e20U e 20U) 1

将式(1)、(2)代入牛顿-拉夫逊公式，得

10 3

U(e20Uk e 20Uk

U) Uk 24

k 1 k 0.02(e20Uk e 20Uk) 1

(1)取初值

U 0.6V，迭代过程列于下表：

即

U 0.5032V

电流

I9I U9 10 4(e20U e 20U) U

1 3 3 7.212A

U 0.5032

(2)取初值U 0.6V，迭代结果列于下表：

(1) (2)

U 0.5054V

电流 9I U9 10 4(e20U e 20U) UI1 33 7.178A

U 0.5054

注释：如果非线性方程存在多解，则对应不同的迭代初值，可能收敛到不同的解答。

第3章 逻辑代数及逻辑门

【3-1】 填空

1、与模拟信号相比，数字信号的特点是它的 离散 性。一个数字信号只有两种取值分别表示为0 和1 。

2、布尔代数中有三种最基本运算： 与 、 或 和 非 ，在此基础上又派生出五种基本运算，分别为与非、或非、异或、同或和与或非。 3、与运算的法则可概述为：有“0”出 0 ，全“1”出 1；类似地或运算的法则为 有”1”出”1”，全”0”出”0” 。

4、摩根定理表示为：A?B=A?B ；A?B=A?B。

5、函数表达式Y=AB?C?D，则其对偶式为Y?=(A?B)C?D。 6、根据反演规则，若Y=AB?C?D?C，则Y?(AB?C?D)?C 。

7、指出下列各式中哪些是四变量A B C D的最小项和最大项。在最小项后的（ ）里填入mi，在最大项后的（ ）里填入Mi，其它填×（i为最小项或最大项的序号）。 (1) A+B+D (× ); (2) ABCD (m7 ); (3) ABC ( × ) (4)AB(C+D) (×); (5) A?B?C?D (M9 ) ; (6)

第一章 习题

1.1 图示元件当时间t<2s时电流为2A，从a流向b；当t>2s时为3A，从b流向a。根据图示参考方向，写出电流的数学表达式。

1.2图示元件电压u=(5-9e-t/?)V，?>0。分别求出 t=0 和 t→? 时电压u 的代数值及其真实方向。

图 题1.1 图 题1.2

1.3 图示电路。设元件A消耗功率为10W，求；设元件B消耗功率为-10W,求；设元件C发出功率为-10W，求。

图 题1.3

1.4求图示电路电流

。若只求，能否一步求得？

1.5 图示电路，已知部分电流值和部分电压值。 (1) 试求其余未知电流

1.6 图示电路，已知

,

,

。若少已知一个电流，能否求出全部未知电流？

,

。求各元件消耗的功率。

(2) 试求其余未知电压 u14、u15、u52、u53。若少已知一个电压，能否求出全部未知电压？

1.7 图示电路，已知电阻吸收的功率。

1.8 求图示电路电压

。

，

。求(a)、(b)两电路各电源发出的功率和

1.9 求图示电路两个独立电源各自发出的功率。 1.10 求网络N吸收的功率和电流源发出的功率。

1.11 求图示电路两个独立