控制工程基础第三版习题答案_清华大学出版社

4-12 解：
4-13、4-14、4-15 缺
- 39 -
4-16 解：
4-17 缺 4-18 解：
4-19、4-20、4-21 缺
- 40 -
第五章
5-1
5-2、5-3、5-4 缺 5-5
- 41 -
5-6 缺 5-7
5-8
5-9、5-10 缺
- 42 -
5-11
5-12
5-13 缺
- 43 -
2 5 9e + + 2 2 s + 20 ( s + 20) s +9
− s 6
π
−1 2 + ) = (−e −2t + 2e −3t ) ⋅1(t ) S +2 S +3
1 （2）: f (t ) = sin 2t ⋅1(t ) 2 1 （3）: f (t ) = e t (cos 2t + sin 2t ) ⋅1(t ) 2 （4）: f (t ) = L−1 ( e−s ) = e t −1 ⋅1(t − 1) S −1

（5）: F ( S ) = 0 + 0 + 6 +
（6）: F ( S ) = L[6 cos(3t − 45 − 90 ) ⋅1(t −
− S 4
π
4
)]
− S 4
π π 6 Se 6 Se = L[6 cos 3(t − ) ⋅1(t − )] = 2 = 2 2 4 4 S +3 S +9
5-14
5-15 缺 5-16 解：
5-17 缺 5-18 解：
- 44 -
5-19 解：
5-20 解：
5-21、5-22、5-23、5-24 缺 5-25 解：
5-26 缺 附题：设单位反馈的开环传递函数为
G(S ) = 10 K ( S + 0.5) S ( S + 2)( S + 10)
2
6e −0.0002 s s
将上式拉氏变换，得： 3SY 0 ( S ) + 2Y0 ( S ) = 2 SX i ( S ) + 3 X i ( S ) (3S + 2)Y0 ( S ) = (2 S + 3) X i ( S ) Y0 ( S ) 2 S + 3 = X i ( S ) 3S + 2 ∴ 极点 S p = 又当 2 3 零点 S Z = 3 2
- 26 -
3-12 解：
3-13 解：
- 27 -
3-14 解：
3-15
3-16
- 28 -
3-17 解：
3-18
- 29 -
3-19 解：
3-20 解：
- 30 -
3-21 解：
3-22 解：
- 31 -
3-23 解：
3-24
3-25 解：
- 32 -
3-26、3-27 缺 3-28 解：
-4-
（5）: f (t ) = (−te − t + 2e − t − 2e −2t ) ⋅1(t ) 8 15 15 ⋅ t 8 15 − 2 15 −1 15 2 （6）: f (t ) = L ( e sin t ⋅1(t ) )= 15 2 1 2 15 2 (S + ) + ( ) 2 2 1 （7）: f (t ) = (cos 3t + sin 3t ) ⋅1(t ) 3 2-3 解： （1） 对原方程取拉氏变换，得： S 2 X ( S ) − Sx(0) − x(0) + 6[ SX ( S ) − x(0)] + 8 X ( S ) = 将初始条件代入，得：
第一章
1-1 解： （1）B （2） B 1-2 解： 开环 闭环 优点 简单，不存在稳定性问题 精度高，抗干扰 缺点 精度低，不抗干扰 复杂，设计不当易振荡 （3）B （4）A
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。
（b）
- 53 -
6-7 解：
- 54 -
6-8 解： （1）
（2）
6-9 解： （1）
- 55 -
（2）
6-10 解：
- 56 -
6-11 解： （1）
（2）
6-12 解：
- 57 -
6-13 解：
6-14 解： 由于系统不稳定，因此系统误差为无穷大。
- 58 -
6-15 解：
6-16 缺 6-17 解： （1）
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
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）
Biblioteka Baidu
（2）
- 17 -
2-16 解：
2-17 解：
- 18 -
2-18 解： 以题可画出方块图如下：
试用乃氏判据确定该系统在 K=1 和 K=10 时的稳定性。
- 45 -
- 46 -
第六章
6-1 解： （1）
（2）
- 47 -
（3）
- 48 -
（4）
＝0 6-2 解： （1）
- 49 -
(2)
6-3 解：
- 50 -
6-4 解：
- 51 -
6-5 解：
- 52 -
6-6 解：(a)
-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 )δ (t )] + L[5δ (t )] + L[t ⋅1(t )] + L[2 ⋅1(t )] = 0+5+ （2）: F ( S ) = 1 2 1 2 + = 5+ 2 + 2 S S S S 3s + 5 2( s 2 + 25) 1 + e −πs s2 +1
π
π
（7）: F ( S ) = L[e −6t cos 8t ⋅1(t ) + 0.25e −6t sin 8t ⋅1(t )]
= 2 S +6 S +8 = 2 + 2 2 2 2 ( S + 6) + 8 ( S + 6) + 8 S + 12 S + 100
（8）: F ( S ) = 2 + 2-2 解： （1）: f (t ) = L−1 (
制作人：许振丰 指导老师：董景新（教授） 技术支持电话：010-62778140 E-mail：xuzf98@mails.tsinghua.edu.cn 2003 6
- 64 -
S 2 X ( S ) − S + 6 SX ( S ) − 6 + 8 X ( S ) = ( S 2 + 6 S + 8) X ( S ) = 1 +S +6 S 1 S
•⋅
1 S
7 1 7 S 2 + 6S + 1 =8+ 4 − 8 X (S ) = 2 S ( S + 6S + 8) S S + 2 S + 4 取拉氏反变换，得： 1 7 7 x(t ) = + e −2t − e −4t 8 4 8 （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： 300 SX(S) - 2.5 + 100X(S) = S X(S) = 2.5S + 300 3 0.5 = − S(S + 100) s s + 100
- 59 -
6-18 解：
6-19 缺 6-20 解：
- 60 -
第七章
7-1
- 61 -
7-2
7-3
- 62 -
系统稳定 7-4
- 63 -
7-5 解：
7-6 － 7-20 缺
《控制工程基础》习题集配套光盘 ISBN 7-89494-146－8 光盘内容： 《控制工程基础》教材的习题及其解答 面向用户：主修或自学《控制工程基础》的用户 计算机硬件要求： CPU：PII 266 内存：64M 硬盘：4G 显示器：256 色
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
G 2 G3 1 + G3 H 3 + G 2 G3 H 2 G1G2 G3 C = = G 2 G3 1 + G3 H 3 + G2 G3 H 2 + G1G2 G3 H 1 R 1 + G1 ⋅ ⋅ H1 1 + G3 H 3 + G 2 G3 H 2 G1 ⋅
-6-
（b）传递函数：
（ｃ）传递函数：
（3）: F ( S ) =
（4）: F ( S ) = L{[ 4 cos 2(t −
− s 6
π
)] ⋅1(t − ) + e −5t ⋅1(t )} 6 6
− s 6
π
π
π
=
4 Se 1 4 Se 1 + = 2 + 2 2 S +5 s +4 S +5 s +2 e −2 s e −2 s = 6+ S S
2-19 解：
2-20 解：
- 19 -
2-21 解： （1）
（2、3、4）缺 2-22 以后缺
- 20 -
第三章
3-1 解：
3-2
3-3 解：
- 21 -
3-4 解：
- 22 -
3-5
3-6 解：
- 23 -
3-7 解：
- 24 -
3-8 解：
- 25 -
3-9 解：
3-10
3-11
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：
3-29、3-30 缺 3-31 解：
3-32、3-33 缺
- 33 -
第四章
4-1 解：
4-2 解：
- 34 -
4-3 解：
4-4 解：
- 35 -
4-5 解：
4-6 解： （a）
- 36 -
(b)
(c)
(d)
(e)
4-7
- 37 -
4-8、4-9 缺 4-10 解：
4-11 解：
- 38 -
-7-
（ｄ）传递函数： G1G2 C = R 1 + G1 H 1 + G2 H 2 + G1G2 H 1 H 2 + G1G2 H 3 2-7 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)
•
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： U (s) = 2-5 解：
3 dy 0 (t ) dx (t ) + 2 y 0 (t ) = 2 1 + 3 xi (t ) dt dt y 0 (0) = xi (0) = 0
xi (t ) = 1(t )时 Y (S ) 2S + 3 1 1 ⋅ X i (S ) = ⋅ Y0 ( S ) = 0 3S + 2 S X i (S ) S
X i (S ) =
2S + 3 1 3 ⋅ = 3S + 2 S 2 s →0 s →0 2S + 3 1 2 ∴ y 0 (0) = lim S ⋅ Y0 ( S ) = lim S ⋅ ⋅ = 3S + 2 S 3 s →∞ s →∞ ∴ y 0 (∞) = lim S ⋅ Y0 ( S ) = lim S ⋅ 2-6 解： （a）传递函数：