吉大《控制工程基础》习题答案
控制工程基础习题解答
第二章习题解
2-13：证明题图2-13中（a）与（b）表示的系统是相似系统。 (a )解：
1 u t R i ( t ) R i ( t ) i t dt 11 2 i C2 1 u t R i ( t ) it dt 2 0 C2 ui t u0 t R1i1 t 1 ui t u0 t i2 t dt C1 i (t ) i t i t 1 2
1 I 2 s C1s
联立上述方程可求得 : 1 R1C1s 1 R2C2 s U s G s 0 U i s R1C2 s 1 R1C1s 1 R2C2 s
R1 R2C1C2 s 2 R1C1 R2C2 s 1 R1 R2C1C2 s 2 R1C1 R2C2 R1C2 s 1
第二章习题解
(c)解：关键是确定 i1 t 和ic t 的方向 U i s u A t U A s ui t R R R1 R2 1 2 1 1 U A s I c s u A t ic t dt C Cs u0 t u A t R2i1 t U 0 s U A s U A s I c s R2 R2 U 0 s 2 R2Cs U A s
+
E
-
G1
Y +
+
G2
X0
B
H
X 0 ( s) G1G 2 X i ( s) 1 G1G 2 H X 0 ( s) H B( s ) G1G 2 H X i ( s) 1 G1G 2 H X i ( s)
2 0 t Dy 0 t 3ky0 0y0 t Fi t M y
控制工程基础习题及解答
第一章习题及答案例1-1根据题1-1图所示的电动机速度控制系统工作原理图(1) 将a，b与c，d用线连接成负反馈状态；(2) 画出系统方框图。
解（1）负反馈连接方式为：db↔；a↔，c（2）系统方框图如图解1-1 所示。
例1-2题1-2图是仓库大门自动控制系统原理示意图。
试说明系统自动控制大门开闭的工作原理，并画出系统方框图。
题1-2图仓库大门自动开闭控制系统解当合上开门开关时，电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压，偏差电压经放大器放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，将大门向上提起。
与此同时，和大门连在一起的电刷也向上移动，直到桥式测量电路达到平衡，电动机停止转动，大门达到开启位置。
反之，当合上关门开关时，电动机带动绞盘使大门关闭，从而可以实现大门远距离开闭自动控制。
系统方框图如图解1-2所示。
例1-3 题1-3图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。
分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。
题1-3图 炉温自动控制系统原理图解 加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压c u 的平方成正比，c u 增高，炉温就上升，c u 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流电动机驱动。
炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压f u 。
f u 作为系统的反馈电压与给定电压r u 进行比较，得出偏差电压e u ，经电压放大器、功率放大器放大成a u 后，作为控制电动机的电枢电压。
在正常情况下，炉温等于某个期望值T °C ，热电偶的输出电压f u 正好等于给定电压r u 。
此时，0=-=f r e u u u ，故01==a u u ，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上，使c u 保持一定的数值。
这时，炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。
当炉膛温度T °C 由于某种原因突然下降(例如炉门打开造成的热量流失)，则出现以下的控制过程：控制的结果是使炉膛温度回升，直至T °C 的实际值等于期望值为止。
控制工程基础习题解答
G1s
Y1(s) Fi (s)
1 M1s2 D1sk1
1YF2i ((ss))
M2s2
D2sk2
D3s
1 M1s2 D1sk1
1
1
M1s2 D1sk1
D3s M2s2 D2sk2
D3s M1s2 D1sk1
M2s2 D2sk2
M2s2 D2sD3sk2 M1s2 D1sk1 D3s M1s2 M2s2 D1sD2sk1 k2
con t con t 0 sin t 0 con t con t 0 sin t 0
sin t con t 0 con t sin t 0 con t 0 con t con t 0 sin t sin t 0 sin t 0
con t 0 sin (t t 0 ) sin t 0 con (t t 0 )
fa
t
Mxt
Dxt
kx
t
aFi s bFa s
Fa
s
Ms
2
X
s
DsX
s
kX
s
Gs
X s Fi s
a/b Ms 2 Ds
k
2-25：试求题图2-25所示机械系统的传递函数。
解： rftJtDtkt
rFsJs2sDssks
GsFss
Js2
r Dsk
2-26：试求题图2-26所示系统的传递函数 。
3-7 解：1、系统的闭环传递函数为 Gb(s)1 GG (s()s)s21s1
由传递函数的形式可以看出该系统为一个二阶系统，阻尼比 0.5
R2 L2s
1
,
又
：I I
1 7
s s
控制工程基础课后习题解答ppt格式
解： 1. 令N(s) = 0，则系统框图简化为： Xi(s)
_
K1
K2 s
K3 Ts 1
Xo(s)
X 所以： o ( s) X i ( s)
K1K 2 K 3 Ts 2 s K1K 2 K 3
K4 N(s) G0(s)
令Xi(s) = 0，则系统框图简化 为：
_
_
K1K 2 s
Xo(s)
X o ( s) G1G2G3 G4 X i ( s) 1 G2G3 H 2 G2 H1 G1G2 H1
b)
G4
Xi(s)
G1 H1
G2
G3 H2
Xo(s)
G4
Xi(s)
G1 H1G2
G2
G3
Xo(s)
H2/G1
Xi(s)
G1 1 G1G2 H1
G2G3+G4
Xo(s)
H1/G3
G4
Xi(s)
G1
G2G3 1 G2G3 H 2 G2 H1
Xo(s)
H1/G3 G4 Байду номын сангаасi(s)
G1G2G3 1 G2G3 H 2 G2 H1 G1G2 H1
Xo(s)
G4 Xi(s)
G1G2G3 G4 1 G2G3 H 2 G2 H1 G1G2 H1
xi 输入
K
B1 m
B2
xo 输出
Xi(s)
K+B1s
1 ms 2
Xo(s)
B2s
2-11方框图简化法则求图示系统的闭环传递函数。
解：a) Xi(s)
H2
G1
G2
[答案][吉林大学]2021春《控制工程基础》在线作业二-3
![[答案][吉林大学]2021春《控制工程基础》在线作业二-3](https://img.taocdn.com/s3/m/a4c8f90a9b89680202d8253b.png)
1.单位反馈控制系统的开环传递函数为G(s)=4/s(s+5)，则系统在r(t)=2t输入作用下，其稳态误差为()。
A.10/4B.5/4C.4/5D.0答案：A2.当系统已定，并且输入已知时，求出系统的输出并通过输出来研究系统本身的有关问题称为()。
A.最优控制B.系统辨识C.系统分析D.自适应控制答案：C3.设单位反馈系统的开环传递函数为G(s)=K/s(s+1)(s+2)，则系统稳定时的开环增益K值的范围是()。
A.0＜K＜2B.K>6C.1＜K＜2D.0＜K＜6答案：D4.对于二阶系统的超调量Mp，以下说法正确的是()。
A.只与阻尼比有关B.只与自然频率有关C.与阻尼比无关D.是一个定值答案：A5.二次欠阻尼系统的性能指标：上升时间、峰值时间和调整时间，反映了系统的()。
B.响应的快速性C.精度D.相对稳定性答案：B6.一阶系统的传递函数为15/(4s+5)，则系统的增益K和时间常数T依次为()。
A.3.75，1.25B.3，0.8C.0.8，3D.1.25，3.75答案：B7.已知系统的开环传递函数为100/S²(0.1S+1)(5S+4)，则系统的开环增益以及型次为()。
A.25，Ⅱ型B.100，Ⅱ型C.100，Ⅰ型D.25，O型答案：A8.某一系统的稳态加速度偏差为一常数，则此系统是()系统。
A.O型B.有一积分环节的C.Ⅱ型D.没有积分环节的答案：C9.若要增大系统的稳定裕量，又不降低系统的响应速度和精度，通常可以采用()。
A.相位滞后校正B.提高增益C.相位超前校正D.顺馈校正10.反馈控制系统是指系统中有()。
A.反馈回路B.惯性环节C.积分环节D.PID调节器答案：A11.设系统的特征方程为D(s)=s³+14s²+40s+40τ=0，则此系统稳定的τ值范围为()。
A.τ>0B.0<τ<14C.τ>14D.τ<0答案：B12.某环节的传递函数为G(s)=e-2s，它是()。
控制工程基础习题答案
控制工程基础习题解答第一章1-5．图1-10为张力控制系统。
当送料速度在短时间内突然变化时，试说明该控制系统的作用情况。
画出该控制系统的框图。
由图可知，通过张紧轮将张力转为角位移，通过测量角位移即可获得当前张力的大小。
当送料速度发生变化时，使系统张力发生改变，角位移相应变化，通过测量元件获得当前实际的角位移，和标准张力时角位移的给定值进行比较，得到它们的偏差。
根据偏差的大小调节电动机的转速，使偏差减小达到张力控制的目的。
框图如图所示。
1-8．图1-13为自动防空火力随动控制系统示意图及原理图。
试说明该控制系统的作用情况。
题1-5 框图电动机给定值角位移误差张力-转速位移张紧轮滚轮输送带转速测量轮测量元件角位移角位移（电压等）放大电压测量 元件>电动机角位移给定值电动机图1-10 题1-5图该系统由两个自动控制系统串联而成：跟踪控制系统和瞄准控制系统，由跟踪控制系统获得目标的方位角和仰角，经过计算机进行弹道计算后给出火炮瞄准命令作为瞄准系统的给定值，瞄准系统控制火炮的水平旋转和垂直旋转实现瞄准。
跟踪控制系统根据敏感元件的输出获得对目标的跟踪误差，由此调整视线方向，保持敏感元件的最大输出，使视线始终对准目标，实现自动跟踪的功能。
瞄准系统分别由仰角伺服控制系统和方向角伺服控制系统并联组成，根据计算机给出的火炮瞄准命令，和仰角测量装置或水平方向角测量装置获得的火炮实际方位角比较，获得瞄准误差，通过定位伺服机构调整火炮瞄准的角度，实现火炮自动瞄准的功能。
控制工程基础习题解答第二章2-2．试求下列函数的拉氏变换，假定当t<0时，f(t)=0。
(3). ()t et f t10cos 5.0-=解：()[][]()1005.05.010cos 25.0+++==-s s t e L t f L t(5). ()⎪⎭⎫⎝⎛+=35sin πt t f 图1-13 题1-8图敏感 元件定位伺服机构 （方位和仰角）计算机指挥仪目标 方向跟踪环路跟踪 误差瞄准环路火炮方向火炮瞄准命令--视线瞄准 误差伺服机构（控制绕垂直轴转动）伺服机构（控制仰角）视线敏感元件计算机指挥仪解：()[]()252355cos 235sin 2135sin 2++=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+=s s t t L t L t f L π2-6．试求下列函数的拉氏反变换。
《控制工程基础》第二版课后习题答案
第一章习题解笞U]>U2 U\ U2第二章习题解答2-1a) b)d)f)L^f| 忙d)f\ — fl =^2X O严(f)=$(M+E ⑴虑 如(f) =iQ)RRC^-u o (t)^u o (t) = RC^-u^t) at at fs (r)=B 低[xi (f) -曲(幼 j/B (t)=fK (t) = KXo(t) B dB d 『八10602斤不％()+%©二斤击可()占dR^c —% (0+ (*i + 心)％ ⑴=邛应 ~u i (0+ R 2u t (0 atati =i R +，C u o =IR?：R R 严冃3宙 % =gR\ +u oa)=K ］（旳一兀）+」:dx o ](J?l + J?2)C —«c (!)+ %("■ R Q C — Wj(O + tti (Oat at(K[ + K2)B — x o (t)+ K\K2X o (t)= K\R 〒曲(f)+ 琦心再(f)dt at10602a) b) c) Q © f)U Q —1/?2 + — j icit— Z/?| + iR-f H —J idte)dxK\% K i (兀 _ %) = K 》(兀)—x)=号二dtoB 2+ （®K° ++ B'B? + 场*3 + 水2〃?）& 2+ （K }B 2+K }B 3 + 心汝 + KM 巴2 + K }K 2X 2 dt3J S + 2用 + 8S-丘（$ + 2）（$戈+2$十4）广、■炉+ 5,2+9用+7E （$+恥 + 2）乡一rn\fU2K 2rdx { dx 2< dt dt ；/（O™-坷罕~_叭 dtdxj … 一 —- - K?x^ = m dtdx l dx 2dt dt护d 2x 2 2~d^ k,用典2+ （的+创坷+用2创+加2*3）；?7皿乔对）13173 G($)= --------------- —(£+。
控制工程基础习题解答
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On the evening of July 24, 2021
第Co二urs章ewa习re t题em解plate
(b)解：
Tt k1i t1t
Ts k1i s1s
Tt k21t0t D10t J11t Ts k21s0s D1s0s J1s20s
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On the evening of July 24, 2021
2-10：试求题图2-10所示无源电路网络的传递函数。
(a)解：
uitR1itC1itdtR2it u0tC1itdtR2it
U Ui0ssRC11IsIssC1Rs2IIssR2Is
GsU U0issR11RR22C Css1
(b)解：
uui0ttLC1ddtiittdtC1itdtRitU Ui0ssLC1ssIIss C1sIsR2Is
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On the evening of July 24, 2021
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一、单选题
1。
离散系统闭环脉冲传递函数的极点p k=—1，则动态响应为______。
•A。
单向脉冲序列
•B。
双向发散脉冲序列
•C. 双向等幅脉冲序列
•D。
双向收敛脉冲序列答案C
2.系统的开环传递函数为,则实轴上的根轨迹为（）
•A。
（—2，—1）和（0，∞）
•B. （-∞，—2)和（—1,0)
•C. （0，1）和（2，∞）
•D。
(-∞，0)和（1,2）
答案D
3。
下列串联校正装置的传递函数中,能在ωc=1处提供最大相位超前角的是（ )。
•A.
•B.
•C.
•D。
答案B
4。
超前校正装置频率特性为,其最大超前相位角为（)
•A。
•B.
•C。
•D。
答案A
5。
在系统中串联PD调节器,以下那一种说法是错误的（）•A。
是一种相位超前校正装置
•B。
能影响系统开环幅频特性的高频段
•C。
使系统的稳定性能得到改善
•D。
使系统的稳态精度得到改善
•答案D
6。
闭环离散系统的输出C（z）______。
•A.
•B.
•C.
•D。
答案B
7。
已知串联校正装置的传递函数为，则它是（).
•A. 相位迟后校正；
•B. 迟后超前校正；
•C。
相位超前校正；
•D。
Ａ、Ｂ、Ｃ都不是
答案C
8.相位超前校正装置的奈氏曲线为(）
•A。
圆
•B。
上半圆
•C。
下半圆
•D。
45°弧线
答案B
9.在系统对输入信号的时域响应中，其调整时间的长短是与(）指标密切相关。
•A. 允许的峰值时间
•B. 允许的超调量
•C。
允许的上升时间
•D. 允许的稳态误差
答案D
10。
下列串联校正装置的传递函数中,能在ωc=1处提供最大相位超前角的是：_ _____
•A.
•B。
•C。
•D。
答案A
11.设系统的特征方程为,则此系统（）
•A. 稳定
•B. 临界稳定
•C. 不稳定
•D。
稳定性不确定。
答案A
12.二阶振荡环节乃奎斯特图中与虚轴交点的频率为（ )
•A。
谐振频率
•B。
截止频率
•C。
最大相位频率
答案D
13。
设开环系统频率特性，当ω=1rad/s时，其频率特性幅值A(1）=（）•A。
•B。
•C。
•D。
答案D
14。
已知某系统的劳思表如下所示,则下列说法正确的是______.
•A。
系统稳定
•B。
系统不稳定，有一个正实部根
•C. 系统不稳定，有两个正实部根
•D. 系统不稳定,没有正实部根
答案C
15.已知某些系统的开环传递函数如下，属于最小相位系统的是（）
•A.
•B。
•C.
•D。
答案C
16。
一阶系统的闭环极点越靠近S平面原点,则（)。
•A。
准确度越高
•B。
准确度越低
•C。
响应速度越快
•D。
响应速度越慢
答案D
17.以下说法正确的是（)
•A。
时间响应只能分析系统的瞬态响应
•B。
频率特性只能分析系统的稳态响应
•C. 时间响应和频率特性都能揭示系统的动态特性
•D。
频率特性没有量纲
答案C
18。
已知单位反馈控制系统稳定，其开环传递函数：，输入为时的稳态误差是______.
•A。
不确定
•B。
零
•C. 常数
•D。
无穷大
答案C
19.一般为使系统有较好的稳定性，希望相位裕量γ为（）
•A。
0～15°
•B. 15°～30°
•C. 30°~60°
•D。
60°～90°
答案C
20.开环对数频率特性的中频段决定系统的______。
•A。
型别
•B。
稳态误差
•C. 动态性能
•D。
抗干扰能力
答案C
二、判断题
1。
系统的自由运动模态是由系统的极点和零点共同决定的。
答案错
2。
稳定地线性系统当输入信号为正弦函数时,其输出信号的稳态值也应该是一个相同频率的正弦函数.答案对
3。
闭环传递函数的零点有开环前向通路传递函数的零点和反馈通路传递函数的极点组成。
答案对
4。
系统只要参数a大于零系统就是稳定的.答案错
5.线性系统输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比定义为系统的传递函数。
答案错6线性系统的稳定性是由系统的极点决定的，与系统的零点无关。
答案对
7.典型二阶欠阻尼系统的超调量是由阻尼比和自然频率共同决定的。
答案错
8。
系统的相角裕度为—15度则系统是稳定的.答案错
9.系统的开环传递函数是则开环增益是2。
答案对
10。
已知某离散系统的结构图我们一定能求出它的脉冲传递函数。
答案错。