《自動(dòng)控制原理》第三版黃堅(jiān)課后習(xí)題答案解析

未知驅(qū)動(dòng)探索，專注成就專業(yè)自動(dòng)控制原理第三版黃堅(jiān)課后習(xí)題答案解析前言本篇文檔是對(duì)《自動(dòng)控制原理》第三版黃堅(jiān)書中的課后習(xí)題答案進(jìn)行解析。通過對(duì)習(xí)題的逐個(gè)解答和解析，希望能夠幫助讀者更好地理解和掌握自動(dòng)控制原理的相關(guān)知識(shí)。第一章引論習(xí)題1.1題目：控制理論的主要任務(wù)是什么？答案：控制理論的主要任務(wù)是研究和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的精確控制和穩(wěn)定性能。習(xí)題1.2題目：控制系統(tǒng)的組成部分有哪些？答案：控制系統(tǒng)由四個(gè)基本部分組成：輸入部分、比較器、執(zhí)行器和反饋元件。其中，輸入部分接收輸入信號(hào)，比較器將輸入信號(hào)與反饋信號(hào)進(jìn)行比較，執(zhí)行器根據(jù)比較結(jié)果執(zhí)行操作，反饋元件將執(zhí)行結(jié)果反饋給輸入部分，形成閉環(huán)控制。第二章傳遞函數(shù)與脈沖響應(yīng)習(xí)題2.1題目：什么是傳遞函數(shù)？傳遞函數(shù)具有哪些特點(diǎn)？答案：傳遞函數(shù)是指輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。傳遞函數(shù)可以通過對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和轉(zhuǎn)移函數(shù)推導(dǎo)得到。傳遞函數(shù)具有以下特點(diǎn)：-傳遞函數(shù)是系統(tǒng)的屬性，與輸入信號(hào)無關(guān)。-傳遞函數(shù)可以用來描述系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性。-傳遞函數(shù)是一個(gè)復(fù)數(shù)函數(shù)，通常用分子多項(xiàng)式除以分母多項(xiàng)式的形式表示。習(xí)題2.2題目：如何根據(jù)傳遞函數(shù)確定系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)？答案：脈沖響應(yīng)是指系統(tǒng)對(duì)單位脈沖輸入的響應(yīng)。根據(jù)傳遞函數(shù)，可以通過以下步驟確定系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)：1.將傳遞函數(shù)進(jìn)行分解，得到分子多項(xiàng)式和分母多項(xiàng)式。2.分別對(duì)分子多項(xiàng)式和分母多項(xiàng)式進(jìn)行部分分式展開。3.對(duì)脈沖輸入信號(hào)進(jìn)行拉普拉斯變換，得到輸入信號(hào)的拉普拉斯表示。4.將展開后的分式與輸入信號(hào)的拉普拉斯表示進(jìn)行卷積運(yùn)算。5.對(duì)卷積結(jié)果進(jìn)行反變換，得到系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)。第三章閉環(huán)控制系統(tǒng)的時(shí)域分析習(xí)題3.1題目：什么是閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性？答案：閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在經(jīng)過一段時(shí)間后，輸出信號(hào)能夠趨于穩(wěn)定并回到期望的參考輸入信號(hào)。穩(wěn)定性可以通過系統(tǒng)的零極點(diǎn)分布和頻率響應(yīng)特性進(jìn)行判斷。習(xí)題3.2題目：什么是穩(wěn)定傳遞函數(shù)？如何判斷傳遞函數(shù)的穩(wěn)定性？答案：穩(wěn)定傳遞函數(shù)是指其所有極點(diǎn)的實(shí)部均小于零，或者實(shí)部小于等于零但有極點(diǎn)是零。傳遞函數(shù)的穩(wěn)定性可以通過以下方法判斷：-極點(diǎn)判據(jù)：判斷所有極點(diǎn)的實(shí)部是否小于零。-Hurwitz判據(jù)：通過構(gòu)造特定的矩陣，判斷矩陣的所有順序主子式是否大于零。-Nyquist判據(jù)：通過繪制頻率曲線，判斷頻率曲線是否包圍了點(diǎn)(-1,0)。第四章根軌跡法習(xí)題4.1題目：什么是根軌跡？根軌跡圖有什么作用？答案：根軌跡是指在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，隨著增加或減小一個(gè)參數(shù)的值，系統(tǒng)特征根的軌跡。根軌跡圖可以用來分析閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)特性。它可以用來確定系統(tǒng)的穩(wěn)定域和臨界穩(wěn)定點(diǎn)，并且可以通過根軌跡圖設(shè)計(jì)合適的參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的要求。習(xí)題4.2題目：如何繪制根軌跡圖？繪制根軌跡圖的步驟是什么？答案：繪制根軌跡圖的步驟如下：1.求解閉環(huán)傳遞函數(shù)的特征方程，找到特征方程的根。2.改變參數(shù)的值，得到不同的特征根。3.根據(jù)根與參數(shù)的關(guān)系，繪制根軌跡圖。4.根據(jù)繪制的根軌跡圖，分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)特性。第五章頻率響應(yīng)法習(xí)題5.1題目：什么是頻率響應(yīng)？頻率響應(yīng)函數(shù)有哪些常見的表示形式？答案：頻率響應(yīng)是指系統(tǒng)對(duì)不同頻率輸入信號(hào)的響應(yīng)情況。頻率響應(yīng)函數(shù)可以用來描述系統(tǒng)的頻率特性。常見的頻率響應(yīng)函數(shù)表示形式有：-幅頻特性：描述輸入信號(hào)幅度與輸出信號(hào)幅度之間的關(guān)系?？梢杂梅缺?、增益等形式表示。-相頻特性：描述輸入信號(hào)相位與輸出信號(hào)相位之間的關(guān)系?？梢杂孟辔徊睢⑾辔唤堑刃问奖硎?。-頻率特性：描述系統(tǒng)對(duì)不同頻率輸入信號(hào)的增益和相位特性。可以用波特圖、奈奎斯特圖等形式表示。習(xí)題5.2題目：什么是共振峰？如何計(jì)算共振峰頻率和增益？答案：共振峰是指系統(tǒng)在特定頻率下，輸出信號(hào)幅度達(dá)到最大值的頻率點(diǎn)。共振峰對(duì)應(yīng)的頻率稱為共振頻率，對(duì)應(yīng)的幅度稱為共振增益。共振頻率和增益可以通過頻率響應(yīng)函數(shù)的幅頻特性或波特圖來計(jì)算。結(jié)語通過對(duì)《自動(dòng)控制原理》