吴振顺《控制工程基础+》完整王积伟第二版课后习题解答.doc

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，△u0，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，△u0，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 4 解：1)控制系统方框图 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）确定输入输出变量（u1，u2） 得到： 一阶微分方程 （e）确定输入输出变量（u1，u2） 消去i得到： 一阶微分方程 第二章 2-2 解： 1）确定输入、输出变量f(t)、x2 2）对各元件列微分方程： 3）拉氏变换： 4）消去中间变量： 5）拉氏反变换： 2-3 解： （2） （4） （5） （6） 2-5 解：1)D(s)=0,得到极点：0,0,-2,-5 M(s)=0,得到零点：－1，，， 2) D(s)=0,得到极点：－2，－1，－2 M(s)=0,得到零点：0，0，－1 3) D(s)=0,得到极点：0，， M(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 b)拉氏变换 c)画单元框图（略） d)画系统框图 2)a)建立微分方程： b)拉氏变换： c)绘制单元方框图（略） 4)绘制系统框图 2-11 解：a) b) 2-14 解：(1) (2)由于扰动产生的输出为： 要消除扰动对输出的影响，必须使 得到： 得到： 第三章 3-1 解：1)法一：一阶惯性环节的调整时间为4T，输出达稳态值的98%，故： 4T＝1min，得到：T＝15s 法二：求出一阶惯性环节的单位阶跃时间响应，代入，求出。 2)法一：输入信号，是速度信号； 法二：利用误差信号E（s） 3-3 解： 部分分式展开： 系数比较得到：A+B+C=0 11A+6B+5C=0 30A=13 得到：A=13/30=0.433;B=-13/5=-2.6;C=13/6=2.1667 拉氏反变换： 3-4 解：闭环传递函数为： （1）单位阶跃函数的拉氏变换： 部分分式展开： 系数比较得到：4A+3B=0 A-3C=0 A=1 得到：A=1，B=-4/3,C=1/3 拉氏反变换： （2）法一、利用微分关系，把结果（1微分） 法二、单位脉冲函数的拉氏变换： 部分分式展开： 系数比较得到：A+B=0 4A+B=4 得到：A=4/3,B=