完整版)自動控制原理謝克明第三版部分習(xí)題答案

1、自動控制原理（第 3 版）部分習(xí)題答案第2章C2-1(a)(R2 sL)( R1Cs 1)(R2 sL)( R1Cs 1) R1G1(s)R2R1K1G2(s)R4 (R3Cs 1)R3K2 (T2s 1)G3(s)K3G4(s)(s)cmUa(s)JLas2(La f JRa)sfRacecmG5(s)(s)(Las Ra)M L (s)JLas2(La f JRa)sfRacecmG6(s)Uf (s)Kf(s)(s)G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)C2-2Ur (s)(s) M L(s)1 G1(s)G2 (s)G3 (s)G4(s)G6(s)G5(s)1 G1(s)G2(s)G

2、3 (s)G4 (s)G6 (s)C2-4(a) G(s)R3Ls(R1 R2 R3)Ls R1(R2 R3)C2-4(b) G(s)R3Ls(R2 R3)Ls R1(R2 R3)C2-5Ga (s)RCs,Gb (s)R2Cs 1R1Cs,Gc(s)(R1C1s 1)(R2C2s 1)R1C2s,Gd(s)R3Cs 1R1 (R2 R3)Cs 1C2-6Ga(s)G5(s)G1(s)G2(s)G3(s) G1(s)G4(s)1 G1(s)G2(s)H 1(s) G2 (s)G3(s)H 2(s) G1(s)G4(s)H 3(s) G4(s)H 2(s) G1(s)G2(s)G3(s)H3(s

3、)Gb(s)G1( s)G2 ( s)G 3( s)G 4 ( s)1 G1(s)G2(s)G3(s)H2(s) G2(s)G3(s)H3(s) G3(s)G4(s)H 4(s) G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)H1(s)G1(s)G3(s)1 G2 (s)G4(s) G1 (s)G7(s)G6(s)C2-7C1(s)R1(s)C1(s)R2(s)C2 (s)R2(s)C2 (s)R1(s)C2-81 G1 (s)G3(s) G2 (s)G4(s) G1(s)G7(s)G6(s) G2(s)G8(s)G5 (s) G1(s)G3(s)G2(s)G4 (s)G2(s)G8 (s)G3(s

4、) G2 (s)G6(s)1 G1(s)G3(s) G2(s)G4(s) G1(s)G7(s)G6(s) G2(s)G8(s)G5(s) G1(s)G3(s)G2(s)G4 (s)G2(s)G4(s)1 G1(s)G3(s) G2 (s)G8(s)G5(s)1 G1(s)G3(s) G2(s)G4(s) G1(s)G7 (s)G6(s) G2(s)G8(s)G5(s) G1(s)G3(s)G2(s)G4(s)G1 (s)G7(s)G4(s)1 G1(s)G3 (s) G1(s)G5 (s)1 G1(s)G3(s) G2(s)G4(s) G1(s)G7 (s)G6(s) G2(s)G8(s)G5

5、(s) G1(s)G3(s)G2(s)G4(s)G(s)C2-91(s)2 (s)C(s)R1(s)C(s)G1(s)G2(s)G3(s)1 G4 (s)G5(s)H2 (s) G1(s)G4(s)G5(s)G6(s)1 G1(s)H1(s) G4(s)G5(s)H2 (s) G1(s)G4(s)G5(s) G1 (s)G4 (s)G5 ( s) H1 (s)H 2 (s)G4(s)G5(s)G6 (s)1 G1(s)H1 (s) G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)G5(s)C(s)C2-10R2(s)1 (s)R1 ( s)1 G1(s)H1(s) G4(s)G5(s)H2(s) G1

6、(s)G4(s)G5(s) G1(s)G4 (s)G5(s)H1(s)H2(s)2 (s)R2 (s)Ga(s)G1(s)G2(s)G3(s) G4(s)1 G1(s)H1(s) G2(s)G3(s)H2(s) G4(s)H3(s) G1(s)G2(s)G3(s)H3(s) G1(s)G2(s)G3(s)H1(s)H2(s)G1G3G4(s)1 G5H3(s) G5G6H4 (s) G2G5G6 (s)1 G3H1(s) G3G4H2 (s) G1G3G5G6(s) G2G5G3G4(s)1 G3H1(s) G3G4H2(s) G5H3(s) G5G6H4 (s) G3G5(s) G3G5H1

7、H2 (s) G3G5G6H1H4(s) G3G4G5 H2H3(s) G3G4G5G6H2H4(s)Gb(s)G1(s)G2(s)G3(s) G5(s)G3(s)1 G2(s) G4(s)1 G1(s) G2(s) 2G1(s)G2(s)G1(s) G3(s) 2G1(s)G2(s) G2(s)G3(s) 2G1(s)G2(s)G3(s)第3章C3-1 G(s)K1Ts Tse Tse2sC3-2(s)0.9s22s2 11s 10s 10C3-3c精 (t)c近(t)10t 0.283e 5t sin(5t 450)5t 01.4e 5t sin(5t 450)C3-4G(s)2*0.23

8、(s)s(s 0.5)2*0.232s2 0.5s 0.23b T1 T2C3-5 K 1 2 T1T2C3-6 階躍信號作用下穩(wěn)態(tài)誤差為零，要求an bm加速度信號作用下穩(wěn)態(tài)誤差為零，要求an bm,an 1 bm 1,an 2 bm 2C3-7 Gc (s)sK2(T1s 1)C3-8 G(s)42 s(s2 4s 6)C3-9 G(s)50 s(s2 12s 25)C3-10 0.243C3-11 (1)0 K 6,(2)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)( 3)0 K 3,(4)0 K 10/3C3-12 (1)0 K 15,(2)0.72 K 6.24C3-13(1) 系統(tǒng)穩(wěn)定 (2) 系統(tǒng)不穩(wěn)定，有兩個右根

9、，( 3)系統(tǒng)穩(wěn)定( 4)系統(tǒng)不穩(wěn)定，有三個右根C3-14 K3, 5C3-151Gn(s)G3(s)Gr (s)1 G3(s)H (s)G2(s)G3(s)第4章C4-1圖略3223C4-2(1)圖略(2) (x)2y24C4-3(1)圖略(2) 0.4K0.5C4-4分會點和漸近線d1=0,d2,d3=(- 6+a)(a4 2)(a 18)4aa2,a22(1)當(dāng)a2時，d1 0,d2d32 圖略(2)當(dāng)a18時，d1 0,d2d36圖略(3) 當(dāng)0a 2時， d1 0, a 0圖略(4) 當(dāng)2a 18時， d1 0, a 0圖略(5) 當(dāng)a 18時， d1,d2,d3三個不同實數(shù)分會點，

10、a 0圖略C4-5(1) 圖略 ,原系統(tǒng)不穩(wěn)定 ;(2) 增加零點且選擇合適位置 ,可是系統(tǒng)穩(wěn)定 ,零點 0 z 5 3C4-6 圖略,系統(tǒng)穩(wěn)定 K4C4-7 (1) 圖略(2)當(dāng) 0.86 K 29.14,系統(tǒng)為欠阻尼狀態(tài) ,且 K 1.87 阻尼比最小 ,系統(tǒng)地閉環(huán)極點為3 j2.8(3)試探求得 K 2,閉環(huán)極點 4 j2.8,M P 1.06,ts 0.75 1C4-8 (1)等效開環(huán)傳遞函數(shù)為 : G(s) K(s 1) 正反饋系統(tǒng)根軌跡 , 圖略s(s 2)(2)系統(tǒng)穩(wěn)定 0 K 2(3) K 2, 2C4-9 等效開環(huán)傳遞函數(shù)為K =10a) ,圖略Ka K s(4s2 4s K

11、) =s(4s2 4s 10)C4-10(1) 圖略 (2) K 64, 12(3)0.5,s1,2 1 j 3C4-11(1) 圖略 (2) 不在根軌跡上 ;(3) c(t) 1 cos4tC4-12 等效開環(huán)傳遞函數(shù)為G等(s)= s(s3K24s2 4s 16)K s(s 4)(s24) ,K=8 時試探求特征根 .第5章C5-1(1)C5-1(2)C5-1(3)C5-1(4)C5-2(1)c(t) 0.83sin(t 300 4.760 )(2)c(t) 0.83sin(t 4.760) 1.64cos(2t 450 9.460)C5-3當(dāng) T1 T 2 ,系統(tǒng)穩(wěn)定當(dāng) T1 T 2,系

12、統(tǒng)不穩(wěn)定 .C5-4 G(s) 2s2 10s 100C5-5(a) G(s)(b) G(s)(c) G(s)0.1s(510s 1)321s( s 1)2258014041(d) G(s) s(100s 1)(0.1s 1), 1.66(e) G(s)0.5(2 s 1)s2(0.5s 1)36.80(f) G(s)31.620.01s2 0.098s 19.860C5-6(1) K=1(2) K=25(3) K=2.56(或精確求 K=3.1)C5-7(a)穩(wěn)定， (b) 不穩(wěn)定， (c) 穩(wěn)定， (d) 穩(wěn)定， (e) 不穩(wěn)定， (f) 穩(wěn)定，( g )不穩(wěn)定， (h) 不穩(wěn)定，(i)不

13、穩(wěn)定， (j) 不穩(wěn)定， C5-8 K 10和25 K 10000C5-9( 1)2)閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定；3)78.50, K g4)K 增大 10 倍，對數(shù)幅值上升，但相頻特性不變，系統(tǒng)的快速性提高，平穩(wěn)性降低，系5.60,K g6.02dB統(tǒng)地抗干擾性降低。C5-10(1)(2)閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定(3)0(4) KC5-11C5-12K 2.50.50.1(s)MP1.4130.012 s212.4%, t s0.011s 10.054 0.072C5-13(1)K=2.08(2)K=1.098(3)K=0.588第6章C6-1(1)為超前校正裝置R1R2R1 R2R3K R1 R2 , (R4G(

14、s)(R41 2 )Cs 14 R1 R2R3R4Cs 1R1R1RR22)C,TKTss 11,R4C(2) 為滯后校正裝置G(s)R11R3 R1Cs 1K R1 ,T R1CK1Ts 1(3) 為滯后校正裝置R1 R2G(s) 1 R3 R1 R2C2s 1R2C1s(R2C2s 1) R4C1s 1K RR23,K1 RR12 ,T1 R2C2,T2 R4C1,T3 (R1 R4)C1C6-2 BODE圖略(1) 為超前校正裝置 , 系統(tǒng)地快速性提高 ,系統(tǒng)的平穩(wěn)性提高 沒變.(2) 為滯后校正裝置 , 系統(tǒng)地快速性下降 ,系統(tǒng)的平穩(wěn)性提高 提高.K (T3s 1) K1(T1s 1)

15、(T2s 1)K(T1s 1)(T2s 1),抗干擾性下降 ,系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性,抗干擾性提高 ,系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性C6-3 (1)略(2) G(s)67.4*( 1s 1)4(01.4s 1)(s 1)(1100s 1)(12001)(3) 校正裝置為比例 +滯后 -超前 ,系統(tǒng)地穩(wěn)態(tài)誤差降低 能力下降 .,平穩(wěn)性提高 ,快速性沒變 ,系統(tǒng)地抗干擾C6-5 參考答案 : Gc(s)C6-6 參考答案 : Gc(s)C6-7 參考答案 : Gc(s)C6-8 (1)K=5.60.035s 10.0059s 120s 1158s 110s 150s 1(2) Gc(s) (1.25s 1)(0.1s 1

16、) c (0.625s 1)(0.05s 1)(3) Gc (s)2s 120s 1C6-9Kt 0.097C6-10 K 0.045, Gc( s)0.452C6-11 G1c(s) 0.47 s, G2c (s)(s2 1.35s)s1C6-12 串聯(lián)校正 Gc(s),( T)ss復(fù)合校正 Gc (s)cK第7章x&2 x2 x&120 x120x 0(1) 2 2 120 120圖略x& x x&10 x10x 0x& 0圖略x& 0x&2(x1)2x&120(x101)2x&2(x1)2x&120(x101)2C7-2 奇點(1,0 )為穩(wěn)定焦點和奇點 (-1,0)為不穩(wěn)定鞍點 . 圖

17、略C7-31. e 1,2.e 13.e 1C7-41.e& 02.e& 0C7-6de&(2e&5e)奇點( 0，0)為穩(wěn)定焦點；dee&de&5 2e&等傾線方程： e& 5 圖略dee&2de&5 2e&5等傾線方程： e& 5dee&2de&e& 5e22 奇點( 0.4， 0)為穩(wěn)定焦點；de2e&圖略de&e& 5e2 奇點( - 0.4， 0)為穩(wěn)定焦點；de2e&1.e& 0,e 1 e& 0,e 1 e&2 e+A1 圖略2.e& 0,e 1 e& 0,e 1 e&2 e+A2C7-9(a) N(A)2k2aa arcsinAA 1 (aA)2C7-10 (a)相交，但為不穩(wěn)

18、定的自持振蕩(b) 相交，為穩(wěn)定的自持振蕩(c) 不包圍，系統(tǒng)穩(wěn)定(d) 不包圍，系統(tǒng)穩(wěn)定(e) 相交依次為不穩(wěn)定的自持振蕩，穩(wěn)定的自持振蕩，不穩(wěn)定的自持振蕩(f) 相交，為穩(wěn)定的自持振蕩(g) 相交兩點，上面為不穩(wěn)定的自持振蕩，下面為穩(wěn)定的自持振蕩(h) 相交兩點，上面為不穩(wěn)定的自持振蕩，下面為穩(wěn)定的自持振蕩 C7-11 第(3) 個系統(tǒng)的分析準(zhǔn)確性高C7-12 (1)圖略 Kmax 1.5 (2)2,A 2.52C7-15圖略 c點的振蕩頻率和幅值 2, A 0.4C7-16 圖略( 1)相交，產(chǎn)生穩(wěn)定的自持振蕩(2)自持振蕩頻率和幅值2,A 3.75第8章C8-4 (1) es*s，(2) es*s 0C8-5 c(0) 0,c(1) 1,c(2) 4,c(3) 15,c(4) 56LC8-611(1)c(kT ) ( 1) 2* 1 1 (