自控控制原理习题 王建辉 第2章答案
自动控制原理第二版课后答案第二章
U a (s) s[( Ra Las)( Js b) Kb Km ]
31
四、典型环节
• 一个传递函数可以分解为若干个基本因 子的乘积，每个基本因子就称为典型环 节。常见的形式有：
①比例环节，传递函数为
G(s) K
32
②积分环节，传递函数为 ③微分环节，传递函数为
G(s) 1 s
• 传递函数完全取决于系统内部的结构、参数， 而与输入、输出无关；
• 传递函数只表明一个特定的输入、输出关系， 对于多输入、多输出系统来说没有统一的传递 函数（可定义传递函数矩阵，见第九章）；
传递函数是关于复变量s的有理真分式，它的分子，
分母的阶次满足： n 。m
25
一定的传递函数有一定的零、极点分布图与之 对应。这将在第四章根轨迹中详述。
方框与方框通过信号线相连，前一个方框的输 出作为后一个方框的输入，这种形式的连接称 为串联连接。
40
2. 并联连接
G1(s)
X(s)
－ Y(s)
＋
G2(s)
两个或两个以上的方框，具有同一个输入信号，并 以各方框输出信号的代数和作为输出信号，这种形
式的连接称为并联连接。
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3. 反馈连接
R(s)
－
2
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6.掌握由系统微分方程组建立动态结构图的方 法。 7.掌握用动态结构图等效变换求传递函数和用 梅森公式求传递函数的方法。 8.掌握系统的开环传递函数、闭环传递函数， 对参考输入和对干扰的系统闭环传递函数及误 差传递函数的概念。
3
• 分析和设计任何一个控制系统，首要任 务是建立系统的数学模型。
• 系统的数学模型是描述系统输入、输出 变量以及内部各变量之间关系的数学表 达式。 – 建立数学模型的方法分为解析法和实 验法
自控原理习题参考答案(2)
第二章习题参考答案2-1解：显然，弹簧力为)(t kx ，根据牛顿第二运动定律有：22)()()(dt t x d m t kx t F =-移项整理，得机械系统的微分方程为：)()()(22t F t kx dtt x d m =+对上述方程中各项求拉氏变换得：2()()()ms X s kX s F s += 所以，机械系统的传递函数为：2()1()()X s G s F s ms k==+ 2-2解(b)：设电流为i 1(t)，电容电压为u c (t)。
则由图易得：11121221()()()()()()()()c c i t R u t u t u t i t R u t du t i t Cdt=-+== 由上述方程组消去中间变量，可得无源网络的运动方程为：2112221()()()()()du t du t R R Cu t R C u t dt dt++=+ 对上述方程中各项求拉氏变换得：1222211()()()()()R R CsU s U s R CsU s U s ++=+题2-2 图R )t (c)R )t (b)()t (a)所以，无源网络的传递函数为：22112()1()()()1U s R Cs G s U s R R Cs +==++2-5 解：[])()()()()()()(87111s C s G s G s G s R s G s X --= [])()()()()(36122s X s G s X s G s X -= [])()()()()(3523s G s C s G s X s X -= )()()(34s X s G s C =按照上述方程的顺序，从输出量开始绘制系统的结构图，其绘制结果如下图所示：依次消掉上述方程中的中间变量),(),(),(321s X s X s X 可得系统传递函数为：12342363451234712348()()()()()()1()()()()()()()()()()()()()()()()G s G s G s G s C s R s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s =+++-2－6解：① 将G 1(s)与G 2(s)组成的并联环节和G 3(s)与G 4(s)组成的并联环节简化，它们的等效传递函数和简化结构图为：)()()()()()(43342112s G s G s G s G s G s G -=+=② 将)(),(3412s G s G 组成的反馈回路简化便求得系统的闭环传递函数为：)]()()][()([1)()()()(1)()()(432121341212s G s G s G s G s G s G s G s G s G s R s C -+++=+=2－7解：由上图可列方程组：[])()()()()()(221s C s G s H s C s G s E =-)()()()()(21s E s G s C s H s R =- 联列上述两个方程，消掉)(s E ，得传递函数为：121122()()()()1()()()()G s G s C s R s G s H s G s H s =++ 联列上述两个方程，消掉)(s C ，得传递函数为：2211221()()()()1()()()()G s H s E s R s G s H s G s H s +=++2－8解：将反馈回路①简化，其等效传递函数和简化图为：351125.0*4.01124.0)(1+=+++=s s s s G将反馈回路②简化，其等效传递函数和简化图为：4.39.55.4535)35)(13.0(4.0113.01)(23222++++=++++++=s s s s s s s s s s G将反馈回路③简化便求得系统的闭环传递函数为：4.3)1.29.5()5.35.4(51.25.34.39.55.45)35(*7.014.39.55.45)35(*7.0)()(232323++++++=+++++++++=ΘΘs K s K s s s s s s Ks s s s s s s i o2－9（b ）解：从框图中可知有两个前向通道，其增益分别为：211G G P =，322G G P = 只有一个独立回路， 1211H G G L -=，所以特征式为：1211H G G +=∆ 由于两个前向通道与仅有的一个回路均接触，因此有121=∆=∆。
自动控制原理课后习题答案第二章
解:由图可得
联立上式消去中间变量U1与U2,可得:
2-8某位置随动系统原理方块图如图2-7所示。已知电位器最大工作角度,功率放大级放大系数为K3,要求:
(1) 分别求出电位器传递系数K0、第一级与第二级放大器得比例系数K1与K2;
(2) 画出系统结构图;
(3) 简化结构图,求系统传递函数。
证明:(a)根据复阻抗概念可得:
即 取A、B两点进行受力分析,可得:
整理可得:
经比较可以瞧出,电网络(a)与机械系统(b)两者参数得相似关系为
2-5 设初始条件均为零,试用拉氏变换法求解下列微分方程式,并概略绘制x(t)曲线,指出各方程式得模态。
(1)
(２)
2-7由运算放大器组成得控制系统模拟电路如图2-6所示,试求闭环传递函数Uｃ(ｓ)／Ｕｒ(ｓ)。
2-10试简化图2-9中得系统结构图,并求传递函数C(s)/R(s )与C(s)/N(s)。
图2-9 题2-10系统结构图
分析:分别假定R(s)=0与N(s)=0,画出各自得结构图,然后对系统结构图进行等效ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ换,将其化成最简单得形式,从而求解系统得传递函数。
解:(a)令N(s)＝0,简化结构图如图所示:
可求出:
令R(s)＝0,简化结构图如图所示:
所以:
(b)令N(s)＝0,简化结构图如下图所示:
所以:
令R(s)＝0,简化结构图如下图所示:
2-12 试用梅逊增益公式求图2-8中各系统信号流图得传递函 数C(s)/R(s)。
图2-11 题2-12系统信号流图
解:
（a）存在三个回路:
存在两条前向通路:
所以:
(3)简化后可得系统得传递函数为
自动控制原理参考答案-第2章
x 1 (t) x 2 (t)
m
x 1 (t)
f
F(t)
f1
k1 k2
M
k
m
x 2 (t)
题 2-4 图
弹簧－质量－阻尼器平移运动模型
(a)
⎧ d 2 x1 (t ) d [ x1 (t ) − x2 (t )] +k + f [ x1 (t ) − x2 (t )] = F (t ) M ⎪ 2 ⎪ dt dt ⎨ 2 2 2 ⎪k d [ x1 (t ) − x2 (t )] + f [ x (t ) − x (t )] = m d x2 (t ) 或F (t ) − M d x1 (t ) = m d x2 (t ) 1 2 ⎪ dt dt 2 dt 2 dt 2 ⎩ 2 ⎧ ⎪ Ms X 1 ( s) + ks[ X 1 ( s ) − X 2 ( s )] + f [ X 1 ( s ) − X 2 ( s )] = F ( s ) ⇒⎨ 2 2 2 ⎪ ⎩ks[ X 1 ( s ) − X 2 ( s )] + f [ X 1 ( s ) − X 2 ( s )] = ms X 2 ( s )或F ( s ) − Ms X 1 ( s ) = ms X 2 X ( s) ms 2 + ks + f ⇒ 1 = 2 F ( s ) s [ Mms 2 + ( M + m)ks + ( M + m) f ]
⇒
[iJLs 3 + (iJR + ifL) s 2 + (ifR + iCm Ce ) s ]Ω1 ( s ) = 2.73CmU 2 − 1.34 K1CmU 2 sU i ( s ) − ( Ls + R ) M c ( s )
王建辉版自动控制原理
王建辉版自动控制原理- 课后简答题第一章1•什么是自动控制系统？自动控制系统通常由哪些基本环节组成？各环节起什么作用？1）在无人直接参与下可使生产过程或其他过程按期望规律或预定程序进行的控制系统。
2）6部分：控制对象：要进行控制的设备或过程；执行机构：直接作用于控制对象，使被控制量达到所要求的数值；检测装置：检测被控制量；给定环节：设定被控制量的给定值的装置；比较环节：检测的被控制量与给定量比较，确定两者之间的偏差量；中间环节：一般为放大环节，将偏差信号变换成适于控制执行机构执行的信号。
2•试比较开环控制系统与闭环控制系统的优缺点1）工作原理：开环控制系统不能检测误差，也不能校正误差，控制精度和抑制干扰的性能都比较差，而且对系统参数的变动很敏感。
闭环控制系统可以根据检测误差，从而抗干扰性强。
2）结构组成：开环系统没有检测设备，组成简单。
闭环系统由于添加了纠正偏差的环节，所以成本较高。
3）稳定性：开环控制系统的稳定性比较容易解决。
闭环系统中反馈回路的引入增加了系统的复杂性。
3•什么是系统的暂态过程？对一般的控制系统，当给定量或扰动量突然增加到某一个值时，输出量的暂态过程如何？1）系统从一个稳态过度到另一个稳态的需要经历的过渡过程。
2）单调过程；衰减振荡过程；持续振荡过程；发散振荡过程。
第二章1. 什么是系统的数学模型？在自动控制系统中常见的数学模型形式有哪些？1）描述系统因果关系的数学表达式2）微分方程、传递函数、状态方程、传递矩阵、结构框图和信号流图。
2•简要说明用解析法编写自动控制系统动态微分方程的步骤。
1）确定系统的输入量和输出量；2）从系统的输入端开始，沿着信号传递方向，逐次依据组成系统各元部件的有关物理规律，列写元件或环节的微分方程；3）消除中间变量，建立只有输入量和输出量及其各阶导数构成的微分方程。
3•什么是小偏差线性化？这种方法能够解决哪类问题？就是将一个非线性函数在工作点展开成泰勒级数，略去二次以上的高次项，得到线性化方程，用来替代原来的非线性函数。
自动控制原理答案(第二章)
第二章 控制系统的数学模型2-2 试求图示两极RC 网络的传递函数U c （S ）／U r （S ）。
该网络是否等效于两个RC 网络的串联？()r U s ()c U s R +-+-()a 11c s21c sR ()r U s ()c U s R +-+-()a 11c s21c sR 1()U s --1()U s解答：221221221212111222222121221.1111112211111()111()1()111()()1()111()()()()()11(),,1()1()1()()()c r c c c r r r R C S C S R u s C S C S C S a u s R R C C S R C R C R C S R R C S C S C SR R C S C S u s u s u s u s C S u s b u s R C S u s R C S u s u s u s R C S+++=∙=+++++++++====⨯=+++11221111R C S R C S ⨯++2121211221()1R R C C S R C R C S =+++ 故所给网络与两个RC 网络的串联不等效。
2-4 某可控硅整流器的输出电压U d =KU 2Φcos α式中K 为常数，U 2Φ为整流变压器副边相电压有效值，α为可控硅的控制角，设在α在α0附近作微小变化，试将U d 与α的线性化。
解答：.202002020cos (sin )()...sin sin )d u ku ku ku ku φφφφαααααααα=--+∆=-⋅∆=-d d 线性化方程：u 即u （2-9系统的微分方程组为12112323223()()()()()()()()()()()()x t r t c t dx t T K t x t dtx t x t K c t dc t T c t K x t dt =-=-=-+=式中1T 、2T 、1K 、2K 、3K 均为正的常数，系统地输入量为()r t ，输出量为()c t ，试画出动态结构图，并求出传递函数()()C s R s 。
自动控制原理课后答案第2章
最大优点是通过梅逊增益公式可以很方便快捷地求出系统的传递函数。 使用这种方法的关键 在于对系统回环的判断是否正确。
表 2-1 系统结构图等效变换基本规则
3
原方框图
R
等效方框图
C
说明
C
串联等效
G1 ( s)
G2 (s )
R
G1 (s )G2 ( s )
C ( s) G1 ( s)G2 ( s) R( s )
G (s )
C
E ( s ) R ( s) H ( s )C ( s)
H (s ) H (s )
1
R( s ) H (s ) (1)C ( s )
4. 结构图与信号流图 控制系统的结构图和信号流图， 都是描述系统中各种信号传递关系的数学图形。 应用结 构图和信号流图，可以简化复杂的控制系统的分析和设计。但是，信号流图只适用于线性系 统。 （1） 结构图 系统结构图是系统中各个环节的函数功能和信号流向的图形表示，由环节（方框） 、信 号线、引出点和比较点组成。系统结构图可以按如下步骤绘出： ① 考虑负载效应，建立控制系统各元部件的微分方程； ② 对各元部件的微分方程进行拉氏变换，写出其传递函数并画出相应的环节单元和 比较点单元； ③ 从与系统输入量有关的比较点开始， 依据信号流向， 把各元部件的结构图连接起 来，置系统输出量于右端，便得到系统结构图。 （2） 信号流图 信号流图是一种表达线性代数方程组结构的信号传递网络，由节点和支路组成，其与 结构图本质一样，只是形式不同。为了便于描述信号流图的特征，常用的名词术语有： ① 源节点：只有输出支路的节点； ② 汇节点：只有输入支路的节点； ③ 混合节点：既有输入支路，又有输出支路的节点； ④ 前向通道：从源节点到汇接点之间，与每个节点仅相交一次的通路； ⑤ 回路：起于并终于同一节点，且与其他任何节点相交不多于一次的闭合通路； ⑥ 不接触回路：相互之间无公共节点的回路。 信号流图的绘制可以根据系统微分方程绘制， 也可以从系统的结构图按照一定的对应关
推荐-自动控制原理课后答案第二章 控制系统的数学模型 精品 精品
2-2-5用运算放大器组成的有源电网络如题2-2-5图所示，试采用复阻抗法写出它们的传递函数。
【解】：利用理想运算放大器及其复阻抗的特性求解。
2-2-6系统方框图如题2-2-6图所示，试简化方框图，并求出它们的传递函数 。
【解】：
(1)
(2)
(3)
(4)
（b）
(1)
(2)
(3)
(4)
（c）
(1)
(2)
(3)
(4)
(d)
(1)
(2)
(3)
(4)
2-2-7系统方框图如题2-2-7图所示，试用梅逊公式求出它们的传递函数 。
【解】：（a）
（1）该图有一个回路
（2）该图有三条前向通路
所有前向通路均与 回路相接触，故 。
（3）系统的传递函数为
（b）
（1）为简化计算，先求局部传递函数 。该局部没有回路，即 ，
【解】：取静态工作点 ，将函数在静态工作点附近展开成泰勒级数，并近似取前两项
设 （R为流动阻力），并简化增量方程为
2-2-4系统的微分方程组为：
式中 均为正的常数，系统的输入为 ，输出为 ，试画出动态结构图，并求出传递函数 。
【解】：对微分方程组进行零初始条件下的Laplace变换得：
绘制方框图
题2-2-4图
（1）求传递函数 和 ；（2）若要求消除干扰对输出的影响，求
【解】：（1）根据梅森增益公式得
（2）根据题意
2-2-10某复合控制系统的结构图如图所示，试求系统的传递函数 。
题2-2-10图
【解】：根据梅森增益公式得：
2-2-11系统微分方程如下：
试求系统的传递函数 及 。其中r，n为输入，c为输出。 均为常数。
王建辉版自动控制原理课后简答题
王建辉版自动控制原理课后简答题第一章1.什么是自动控制系统？自动控制系统通常由哪些基本环节组成？各环节起什么作用？1)在无人直接参与下可使生产过程或其他过程按期望规律或预定程序进行的控制系统。
2)6部分：控制对象：要进行控制的设备或过程；执行机构：直接作用于控制对象，使被控制量达到所要求的数值；检测装置：检测被控制量；给定环节：设定被控制量的给定值的装置；比较环节：检测的被控制量与给定量比较，确定两者之间的偏差量；中间环节：一般为放大环节，将偏差信号变换成适于控制执行机构执行的信号。
2.试比较开环控制系统与闭环控制系统的优缺点1)工作原理：开环控制系统不能检测误差，也不能校正误差，控制精度和抑制干扰的性能都比较差，而且对系统参数的变动很敏感。
闭环控制系统可以根据检测误差，从而抗干扰性强。
2)结构组成：开环系统没有检测设备，组成简单。
闭环系统由于添加了纠正偏差的环节，所以成本较高。
3)稳定性：开环控制系统的稳定性比较容易解决。
闭环系统中反馈回路的引入增加了系统的复杂性。
3.什么是系统的暂态过程？对一般的控制系统，当给定量或扰动量突然增加到某一个值时，输出量的暂态过程如何？1)系统从一个稳态过度到另一个稳态的需要经历的过渡过程。
2)单调过程；衰减振荡过程；持续振荡过程；发散振荡过程。
第二章1.什么是系统的数学模型？在自动控制系统中常见的数学模型形式有哪些？1)描述系统因果关系的数学表达式2)微分方程、传递函数、状态方程、传递矩阵、结构框图和信号流图。
2.简要说明用解析法编写自动控制系统动态微分方程的步骤。
1)确定系统的输入量和输出量；2)从系统的输入端开始，沿着信号传递方向，逐次依据组成系统各元部件的有关物理规律，列写元件或环节的微分方程；3)消除中间变量，建立只有输入量和输出量及其各阶导数构成的微分方程。
3.什么是小偏差线性化？这种方法能够解决哪类问题？就是将一个非线性函数在工作点展开成泰勒级数，略去二次以上的高次项，得到线性化方程，用来替代原来的非线性函数。
王建辉,顾树生自动控制原理课后题汇总
1-1试举几个开环与闭环自动控制系统的例子，画出它们的框图，并说明它们的工作原理，讨论其特点。
1-2闭环自动控制系统是由哪些环节组成的？各环节在系统中起什么作用？1-3图P1-1所示，为一直流发电机电压自动控制系统。
图中，1为发电机；2为减速器；3为执行机构；4为比例放大器；5为可调电位器。
（1）该系统由哪些环节组成，各起什么作用？（2）绘出系统的框图，说明当负载电流变化时，系统如何保持发电机的电压恒定。
（3）该系统是有差还是无差系统？（4）系统中有哪些可能的扰动？U的极性接反，成为正反馈系统，对1-4图1-6所示闭环调速系统，如果将反馈电压f系统工作有什么影响？此时各环节工作于什么状态？电动机的转速能否按照给定值运行？1-5图P1-2为仓库大门自动控制系统。
试说明自动控制大门开启和关闭的工作原理。
如果大门不能全开或全关，则怎样进行调整？图P1-1 电压自动控制系统图P1-2 仓库大门控制系统2-1 试求出图P2-1中各电路的传递函数。
图P2-12-2 试求出图P2-2中各有源网络的传递函数。
图P2-22-3 求图P2-3所示各机械运动系统的传递函数。
（1）求图（a ）的 ()()?=s X s X r c （2）求图（b ）的()()?=s X s X r c （3）求图（c ）的()()?12=s X s X （4）求图（d ）的 ()()?1=s F s X图P2-32-4 图P2-4所示为一齿轮传动机构。
设此机构无间隙、无变形，求折算到传动轴上的等效转动惯量、等效粘性摩擦系数和()()()s M s s W 2θ=。
图P2-4 图P2-52-5 图P2-5所示为一磁场控制的直流电动机。
设工作时电枢电流不变，控制电压加在励磁绕组上，输出为电机角位移，求传递函数()()()s u s s W r θ=。
2-6 图P2-6所示为一用作放大器的直流发电机，原电机以恒定转速运行。
试确定传递函数()()()s W s U s U r c =，设不计发电机的电枢电感和电阻。
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2—1 什么是系统的数学模型?在自动控制系统中常见的数学模型形式有哪些？ 用来描述系统因果关系的数学表达式，称为系统的数学模型。
常见的数学模型形式有：微分方程、传递函数、状态方程、传递矩阵、结构框图和信号流图。
2-2 简要说明用解析法编写自动控制系统动态微分方程的步骤。
2—3 什么是小偏差线性化?这种方法能够解决哪类问题？在非线性曲线(方程）中的某一个工作点附近，取工作点的一阶导数，作为直线的斜率，来线性化非线性曲线的方法。
2-4 什么是传递函数？定义传递函数的前提条件是什么？为什么要附加这个条件？传递函数有哪些特点？传递函数：在零初始条件下，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比. 定义传递函数的前提条件:当初始条件为零.为什么要附加这个条件：在零初始条件下，传递函数与微分方程一致. 传递函数有哪些特点：1．传递函数是复变量S 的有理真分式，具有复变函数的所有性质；n m ≤且所有系数均为实数。
2．传递函数是一种有系统参数表示输出量与输入量之间关系的表达式，它只取决于系统或元件的结构和参数,而与输入量的形式无关,也不反映系统内部的任何信息。
3．传递函数与微分方程有相通性.4．传递函数)(s W 的拉氏反变换是系统的单位脉冲响应。
2-5 列写出传递函数三种常用的表达形式.并说明什么是系统的阶数、零点、极点和放大倍数。
nn n n mm m m a s a s a s a b s b s b s b s W ++++++++=----11101110)( ()()∏∏==++=nj jmi i s T s T K s W 1111)( 其中nma b K =()()∏∏==++=nj jm i i g p s z s K s W 11)( 其中0a b K g =传递函数分母S 的最高阶次即为系统的阶数,i z -为系统的零点,j p -为系统的极点。
K 为传递函数的放大倍数，g K 为传递函数的根轨迹放大倍数。
2—6 自动控制系统有哪几种典型环节？它们的传递函数是什么样的? 1．比例环节u r2．惯性环节1/Csu r3．积分环节1/Csu r4．微分环节u r5．振荡环节6．时滞环节2-7 二阶系统是一个振荡环节，这种说法对么？为什么？ 当阻尼比10<<ξ时是一个振荡环节，否则不是一个振荡环节。
2—8 什么是系统的动态结构图?它等效变换的原则是什么?系统的动态结构图有哪几种典型c的连接?将它们用图形的形式表示出来,并列写出典型连接的传递函数。
2—9 什么是系统的开环传递函数?什么是系统的闭环传递函数?当给定量和扰动量同时作用于系统时，如何计算系统的输出量？答：系统的开环传递函数为前向通路传递函数与反馈通路传递函数之积。
系统的闭环传递函数为输出的拉氏变换与输入拉氏变换之比。
当给定量和扰动量同时作用于系统时，通过叠加原理计算系统的输出量。
2-10 列写出梅逊增益公式的表达形式，并对公式中的符号进行简要说明。
2—11 对于一个确定的自动控制系统，它的微分方程、传递函数和结构图的形式都将是唯一的。
这种说法对么吗?为什么？ 答:不对.2—12 试比较微分方程、传递函数 、结构图和信号流图的特点于适用范围.列出求系统传递函数的几种方法。
2-13 试求出图P2—1中各电路的传递函数W （s ）=Uc （s ）/Ur （s)。
(a)(b )(c )解：（a ）解法1:首先将上图转换为复阻抗图，由欧姆定律得：I （s ）=（U r —U c ）/（R+Ls ） 由此得结构图:Ucc (s) 图2-1 (a-s)Uc=I （s)(1/Cs ） 由此得结构图:整个系统结构图如下:根据系统结构图可以求得传递函数为： W B （s ）=U c /U r =［［1/（R+Ls ）］（1/Cs)］/［ 1+[1/(R+Ls)］（1/Cs)］ =1/［LCs 2+RCs+1]=1/［T L T C s 2+T C s+1］ 其中：T L =L/R ； T C =RC 解法2：由复阻抗图得到:CsLs R s U s I r 1)()(++=1)(11)(1)()(2++=++==RCs Lcs s U Cs CsLs R s U Css I s U r r c 所以：11)()(2++=RCs Lcs s U s U r c 解:(b ）解法1：首先将上图转换为复阻抗图，(b )根据电路分流公式如下： I 1R R 22121R R R II += 同理：2112R R R I I +=2)()(R Z s U s I r +=其中:()1///1Z Cs Z = ()111111+=+=Cs R CSCs R Z 代入Z 中，则()()2111111111111++=+++=Cs R Cs R Cs Cs R CsCs Cs R Cs Cs Z 21)(111)()(111+=++=Cs R s I CsR Cs Cs s I s I ()()()2121112122111211221221212)(21)(211)(121211)()(121)()(1)()(R CsCs R R Cs R CsCs R s U Cs Cs R R Cs R s U R R Cs R Cs R Cs s U Cs Cs R R Cs R Cs R Cs s U R R Z s U Cs Cs R R Z s U R s I Cs s I s U r r r r r r c ++++++++=++++++++=++++=+=所以：()()()1212212211)()(2122212222112112121+++++=++++++++=Cs R Cs R s C R R Cs R s C R R CsCs R R Cs R Cs Cs R R Cs Cs R R Cs R s U s U r c解法2：首先将上图转换为复阻抗图(如解法1图）11)()()(R s U s U s I c r -=()1)(1)()(11112+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=Cs R s I Cs Cs R s I s I)()()(21s I s I s I +=21)(1)()(R s I Css I s U c += 画出其结构图如下：化简上面的结构图如下：应用梅逊增益公式：∑=∆∆=nk k k r c T s U s U 11)()(其中:b a L L --=∆1()2112+-=Cs R R R L a 、CsR L b 11-= 所以()()CsR Cs R Cs R Cs R Cs R Cs R R R 1121111212121+++=+++=∆ ()21121+=Cs R R R T 、11=∆ CsR T 121=、12=∆ 所以：()()()()121212121212)()(212221222211211211211112+++++=+++++=+++++=Cs R Cs R s C R R Cs R s C R R Cs R Cs R Cs R Cs R Cs R CsR Cs R Cs R Cs R Cs R Cs R R R s U s U r c解：（c) 解法与(b ）相同，只是参数不同。
2—14 试求出图P2—2中各有源网络的传递函数W(s ）=Uc （s)/Ur （s ）。
解：（a ）1)()(Z Zs U s U r c -= 其中：()()1111111111111+=+=+=s T sC s C R s C s C R Z 1111//1000000000000+=+=+==s T R s C R R sC R s C R R s C Z 其中：111C R T =、000C R T =所以：()()111)()(1010++-=s T s T sC R s U s U r c(b)(c)C 1(a)解:（b ）如图：将滑动电阻分为2R 和3R ，10I I =0)(R s U I r =，sC R R R Zs U I c 113311)(++-=，其中()11111111112111211112+++=++=++=s C R R s C R R s C R R R sC R s C R R Z所以：()[]()[]111222131013101133111)()(R s C R R sC R R R s C R R R s C R R R Z s U s U r c ++++-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++-=解:（c)解法与(b ）相同.2—15 求图P2-3所示各机械运动系统的传递函数。
（1）求图（a)的?)()(=s X s X r c （2）求图（b ）的?)()(=s X s X r c（3）求图（c)的?)()(12=s X s X (4）求图（c ）的?)()(1=s F s X(a)(b)r (t)(t) B (a)r (t)c (t) (b)X 2(t)X 1(t)B 1B 2(c)2-16如图P2—4所示为一个带阻尼的质量弹簧系统，求其数学模型.图p2-42—17 图P2-4所示为一齿轮传动系统。
设此机构无间隙、无变形.（1）列出以力矩M r 为输入量，转角为输出量的运动方程式，并求其传递函数. （2）列出以力矩M r 为输入量,转角1θ为输出量的运动方程式,并求出其传递函数。
D 4D 1c2—18 图P2—6所示为一磁场控制的直流电动机.设工作时电枢电流不变，控制电压加在励磁绕组上，输出为电机位移,求传递函数)()()(s U s s W r θ=.图P2-6ff2-19图P2—7所示为一用作放大器的直流发电机，原电机以恒定转速运行。
试确定传递函数)()()(s W s U s W r c =,假设不计发电机的电枢电感和电阻。
图P2-7c2—20 图P2-8所示为串联液位系统，求其数学模型。
2—21 一台生产过程设备是由液容为C 1和C 2的两个液箱组成，如图P2-9所示。
图中Q 为稳态液体流量)(3s m，q 1为液箱1输入流量对稳态值得微小变化)(3s m ，q 2为液箱1到液箱2流量对稳态值得微小变化)(3s m，q 3为液箱2输出流量对稳态值得微小变化)(3s m ，1H 为液箱1的稳态液面高度（m ），h 1为液箱1液面高度对其稳态值的微小变化(m), 2H 为液箱2的稳态液面高度（m ），h 2为液箱2液面高度对其稳态值的微小变化（m)，R 1为液箱1输出管的液阻))((3s m m ，R 2为液箱2输出管的液阻))((3s m m .(1）试确定以为输入量、为输出量时该液面系统的传递函数;（2）试确定以为输入,以为输出时该液面系统的传递函数.(提示：流量(Q ）=液高(H ）/液阻（R ），液箱的液容等于液箱的截面面积,液阻（R ）=液面差变化（h ）/流量变化(q ）.）液箱1Q 液箱22q Q +3q Q +图P2-92—22 图P2-10所示为一个电加热器的示意图.该加热器的输入量为加热电压u 1，输出量为加热器内的温度T 0,q i 为加到加热器的热量,q 0为加热器向外散发的热量，T i 为加热器周围的温度。