《控制工程基礎 第三版 機械工業(yè)出版社 課后答案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《控制工程基礎 第三版 機械工業(yè)出版社 課后答案（21頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、控制工程基礎習題解答第一章1-5圖1-10為張力控制系統(tǒng)。當送料速度在短時間內(nèi)突然變化時，試說明該控制系統(tǒng)的作用情況。畫出該控制系統(tǒng)的框圖。測量元件電動機角位移給定值電動機圖1-10 題1-5圖由圖可知，通過張緊輪將張力轉(zhuǎn)為角位移，通過測量角位移即可獲得當前張力的大小。當送料速度發(fā)生變化時，使系統(tǒng)張力發(fā)生改變，角位移相應變化，通過測量元件獲得當前實際的角位移，和標準張力時角位移的給定值進行比較，得到它們的偏差。根據(jù)偏差的大小調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速，使偏差減小達到張力控制的目的?？驁D如圖所示。題1-5 框圖電動機給定值角位移誤差張力-轉(zhuǎn)速位移張緊輪滾輪輸送帶轉(zhuǎn)速測量輪測量元件角位移角位移（電壓等）放大

2、電壓1-8圖1-13為自動防空火力隨動控制系統(tǒng)示意圖及原理圖。試說明該控制系統(tǒng)的作用情況。圖1-13 題1-8圖敏感元件定位伺服機構（方位和仰角）計算機指揮儀目標方向跟蹤環(huán)路跟蹤誤差瞄準環(huán)路火炮方向火炮瞄準命令-視線瞄準誤差伺服機構（控制繞垂直軸轉(zhuǎn)動）伺服機構（控制仰角）視線敏感元件計算機指揮儀該系統(tǒng)由兩個自動控制系統(tǒng)串聯(lián)而成：跟蹤控制系統(tǒng)和瞄準控制系統(tǒng)，由跟蹤控制系統(tǒng)獲得目標的方位角和仰角，經(jīng)過計算機進行彈道計算后給出火炮瞄準命令作為瞄準系統(tǒng)的給定值，瞄準系統(tǒng)控制火炮的水平旋轉(zhuǎn)和垂直旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)瞄準。跟蹤控制系統(tǒng)根據(jù)敏感元件的輸出獲得對目標的跟蹤誤差，由此調(diào)整視線方向，保持敏感元件的最大輸出，使

3、視線始終對準目標，實現(xiàn)自動跟蹤的功能。瞄準系統(tǒng)分別由仰角伺服控制系統(tǒng)和方向角伺服控制系統(tǒng)并聯(lián)組成，根據(jù)計算機給出的火炮瞄準命令，和仰角測量裝置或水平方向角測量裝置獲得的火炮實際方位角比較，獲得瞄準誤差，通過定位伺服機構調(diào)整火炮瞄準的角度，實現(xiàn)火炮自動瞄準的功能?？刂乒こ袒A習題解答第二章2-2試求下列函數(shù)的拉氏變換，假定當t0），試，用羅斯判據(jù)判別其閉環(huán)穩(wěn)定性，并說明系統(tǒng)在s右半平面的根數(shù)及虛根數(shù)。（1）.（6）.1. 特征方程應從閉環(huán)傳遞函數(shù)獲得；2. 特征方程中有系數(shù)項為0，并不一定系統(tǒng)不穩(wěn)定，也可能是臨界穩(wěn)定，此時數(shù)學上的定義是穩(wěn)定的；3. 只有第一列上出現(xiàn)0時，才采用設無窮小正數(shù)的方法

4、；4. 左平面的復數(shù)根并不是虛數(shù)根。解：（1）. 特征方程為當K0時，則第一列的符號全部大于零，所以閉環(huán)穩(wěn)定，系統(tǒng)在s右半平面的根數(shù)及虛根數(shù)均為0。（6）. 特征方程為當K0時，第一列有一個數(shù)小于零，所以閉環(huán)不穩(wěn)定；第一列符號變化了兩次，系統(tǒng)在s右半平面的根數(shù)為2；第一列沒有等于0的數(shù)，虛根數(shù)為0。3-19單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，試求：（1）. 系統(tǒng)穩(wěn)定的a值；（2）. 系統(tǒng)所有特征根的實部均小于-1之a(chǎn)值。（3）. 有根在（-1，0）時之a(chǎn)值。1. （2）采用方程代數(shù)分析方法時需注意s是復數(shù)域內(nèi)的，需要按復變函數(shù)的概念進行解：閉環(huán)傳遞函數(shù)為（1）. 用羅斯判據(jù)可得：系統(tǒng)穩(wěn)定，則應：，即

5、a值應為：（2）. 令，即，此時當時，則。對閉環(huán)傳遞函數(shù)進行變換得：系統(tǒng)穩(wěn)定，則應：，此時，。即a值應為：（3）. 由（1）和（2）可得，此時a應在（0，1.2）和(3,8)之間。3-27已知系統(tǒng)的結構如圖3-34所示。(1). 要求系統(tǒng)動態(tài)性能指標p%=16.3%，ts=1s，試確定參數(shù)K1、K2的值。(2). 在上述K1、K2之值下計算系統(tǒng)在r(t)=t作用下的穩(wěn)態(tài)誤差。1. 調(diào)整時間缺少誤差范圍2. 計算誤差時，注意開環(huán)傳遞函數(shù)和閉環(huán)傳遞函數(shù)3. 穩(wěn)定性判斷+-R(s)C(s)+-E(s)圖3-34 題3-27圖解：系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：（1）.得：5%時：得：，則

6、：，由系統(tǒng)傳遞函數(shù)可知，系統(tǒng)穩(wěn)定K1應大于零，所以此時：2%時：得：，則：，由系統(tǒng)傳遞函數(shù)可知，系統(tǒng)穩(wěn)定K1應大于零，所以。此時：（2）. 系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：系統(tǒng)是二階系統(tǒng)，閉環(huán)（或開環(huán)）傳遞函數(shù)中的系數(shù)均大于零（或由閉環(huán)傳遞函數(shù)中可知極點的實部小于零），所以系統(tǒng)穩(wěn)定系統(tǒng)為I型當，時，開環(huán)放大增益為：當，時，開環(huán)放大增益為：4-2設開環(huán)系統(tǒng)的零點、極點在s平面上的分布如圖4-15所示，試繪制根軌跡草圖。0000jjjj0j0j0j0j圖4-15 題4-2圖解：0000jjjj0j0j0j0j4-3已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下，試繪制當增益K1變化時系統(tǒng)的根軌跡圖。（1）.（2）.解：

7、（1）. 開環(huán)極點為無有限開環(huán)零點。示如圖0j-2-5j3.16-0.88-2.33-j3.16法則2：有三條趨向無窮的根軌跡。法則3：實軸上的根軌跡：0-2，-5-。法則4：漸近線相角：法則5：漸近線交點：，得漸近線如圖示。法則6：分離點：得：，其中為實際分離點，如圖示。法則8：虛軸交點：令代入特征方程，得： 綜上所述，根軌跡如圖紅線所示。（2）.0j-1+j3-2-1-j3-5.16開環(huán)極點為開環(huán)零點為。示如圖法則2：有1條趨向無窮的根軌跡。法則3：實軸上的根軌跡： -2-。法則6：分離點：得：，其中為實際分離點，如圖示。法則7：出射角：得法則1：對稱性可得： 綜上所述，根軌跡如圖紅線所示

8、。4-9 已知某單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為（1） 系統(tǒng)無超調(diào)的K1值范圍。（2） 確定使系統(tǒng)產(chǎn)生持續(xù)振蕩的K1值，并求此時的振蕩頻率解：開環(huán)極點為漸近線相角：漸近線交點：。（1） 分離點：得：，其中為實際分離點，此時。（2） 虛軸交點：令代入特征方程，得： 0j-5-4.67-9-2.06-j6.7j6.7畫系統(tǒng)的根軌跡，如圖示。由根軌跡圖可得：（1） 系統(tǒng)無超調(diào)的K1值范圍為保持所有根軌跡在負實軸時（分離點之前的部分），即。（2） 確定使系統(tǒng)產(chǎn)生持續(xù)振蕩的K1值為與虛軸交點時，即。此時的振蕩頻率為無阻尼自然頻率，即閉環(huán)極點的虛部：。4-10 設單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為（1） 試繪制根軌跡的大致圖形，并對系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行分析。（2） 若增加一個零點z=-1，試問根軌跡圖有何變化，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性有何影響。解：（1） 畫系統(tǒng)的根軌跡，如圖紅線所示。0j-1-0.67其中：漸近線相角：漸近線交點：?？梢娤到y(tǒng)除在K1=0時處于臨界穩(wěn)定之外，系統(tǒng)均處于不穩(wěn)定狀態(tài)。（2） 增加一個零點z=-1后的根軌跡如圖藍線所示。其中：漸近線相角：漸近線交點：。使根軌跡向左移動進入左半平面，由根軌跡圖可知此時除在K1=0時處于臨界穩(wěn)定之外，系統(tǒng)均處于穩(wěn)定狀態(tài)。即系統(tǒng)增加的零點使系統(tǒng)的穩(wěn)定性獲得了改善，由原不穩(wěn)定系統(tǒng)變?yōu)榱朔€(wěn)定系統(tǒng)。