《自动控制理论》作业集参考答案(专本科函授)第一部分.

则有

C(s)P1?1?P2?2?P3?3?1?G2H?G4G1G2?G4G1G3(1?G2H)?? N(s)?1?G2H?G1G2?G1G3?G1G2G3H(b)令N1(s)?0,N2(s)?0,求

C(s)。图中有1条前向通路,1个回路。 R(s)

P1?Ks2K(s?1) ,?1?1,L1??,??1?L1,s?2s?2则有

C(s)P1?1Ks?? R(s)?(2K?1)s?2(K?1)C(s)。图中有1条前向通路,回路不变。 N1(s)令R(s)?0,N2(s)?0,求

P1?s,?1?1,

则有

P?C(s)s(s?2)?11? N1(s)?(2K?1)s?2(K?1)令R(s)?0,N1(s)?0,求

C(s)

。图中有1条前向通路,回路不变。 N2(s)

P1??2K,?1?1, s?2则有

P?C(s)?2K?11?

N2(s)?(2K?1)s?2(K?1)(c)令N(s)?0,求

C(s)。图中有3条前向通路,2个回路。 R(s)P1?G2G4,?1?1,P2?G3G4,?2?1,P3?G1G2G4,?3?1, L1??G2G4,L2??G3G4,??1?(L1?L2),

则有

C(s)P1?1?P2?2?P3?3G2G4?G3G4?G1G2G4?? R(s)?1?G2G4?G3G4令R(s)?0,求

C(s)。有1条前向通路,回路不变。 N(s)?1?1,

P1?G4,则有

G4C(s)P1?1?? N(s)?1?G2G4?G3G4

第三章

一、单项选择题

1-5:C、B、B、D、A 6-10:A、D、D、D、C

二、分析计算题

3-1 解 ?(s)?Lk(t)?0.0125/(s?1.25) 3-3解 由结构图写出闭环系统传递函数

1K1K1K2s?(s)???

K1K2s?K1K2s?11?K1K2s令闭环增益K??1?2, 得:K2?0.5 K2令调节时间ts?3T?3?0.4,得:K1?15。 K1K23-6解:依题,系统闭环传递函数

?(s)?44??2s?5s?4(s?1)(s?4)4(s?11)(s?)T1T2 ??T1?1

?T2?0.25C(s)??(s)R(s)?CCC4?0?1?2

s(s?1)(s?4)ss?1s?4 C0?lims?(s)R(s)?lims?04?1

s?0(s?1)(s?4)44??

s(s?4)341?

s(s?1)3 C1?lim(s?1)?(s)R(s)?lims??1s?0 C2?lim(s?4)?(s)R(s)?lims??4s?041h(t)?1?e?t?e?4t

33?

?ts?T1??4, ?ts??T1?3.3T1?3.3。 ??T2?T1?3-7解 依题意应取 ??1,这时可设闭环极点为?1,2??1T0。

写出系统闭环传递函数

?(s)?闭环特征多项式

10K 2s?10s?10K??1?22????s?s? ???T0??T0?22?12s? D(s)?s?10s?10K???T0??2?T?10?T0?0.20?比较系数有 ? 联立求解得 ? 2???K?2.5??1??10K?T????0?因此有 ts?4.75T0?0.95???1??

3-8解 依题

?%?5%, ???0.707(??45?);

t.5s?3???3, ???n?1.17;

n t?p?1??2??1, ?1??2?n?3.14

n综合以上条件可画出满足要求的特征根区域如图解3-8所示。

3-11解 依题,系统闭环传递函数形式应为

?(s)?K??.2ns2?2???2 ns?n由阶跃响应曲线有:

h(?)?lims?(s)R(s)?lims?(s)?1s?0s?0s?K??2 ??t?? ?p????2?2n12 ????oo?e???1??2?2.5?2?25oo联立求解得 ????0.404??

n?1.717所以有 ?(s)?2?1.7172?5.93-12解 依题意,系统闭环传递函数为s2?2?0.404? 1.717s?1.7172s2?1.39s?2.95 ?(s)?C(s)G(s)62.R(s)?1?G(s)?5s2?5s?62.5 当r(t)?0时,系统微分方程为 c??(t)?5c?(t)?62.5c(t)?0 考虑初始条件,对微分方程进行拉氏变换 ?

s2C(s)?sc(0)??c?(0)??5?sC(s)?c(0)??62.5C(s)?0

整理得 ?s2?5s?62.5C(s)??s?5?c(0)?c?(0) 对单位反馈系统有 e(t)?r(t)?c(t), 所以

c(0)?r(0)?e(0)?0?10??10c?(0)?r?(0)?e?(0)?0?1??1

将初始条件代入式(1)得 C(s)??10s?5110(s?2.5s2?5s?62.5??)?26(s?2.5)2?7.52

??10(s?2.5)7(s?2.5)2?7.52?3.47.5(s?2.5)2?7.52 1)

c(t)??10e?2.5tcos7.5t?3.47e?2.5tsin7.5t??10.6e?2.5tsin(7.5t?70.8?)

3-13解 由系统阶跃响应曲线有

?h(?)?3? ?tp?0.1

?o??o?(4?3)3?33.3oo系统闭环传递函数为

2K2?nK1K2 ?(s)?2 (1) ?22s?as?K1s?2??ns??n??t??0.1???0.33?p2由 ? 联立求解得 ? 1???n??33.28?n?o???1??2o??e?33.3o?o2?K1??n?1108由式(1)?

?a?2??n?22另外 h(?)?lims?(s)?s?0KK1?lim212?K2?3 ss?0s?as?K13-17解 系统开环增益 Kk?K15。特征方程为: D(s)?s?8s?15s?K?0 做代换 s?s??1 有:

32D(s?)?(s??1)3?8(s?1)2?15(s??1)?K?s?3?5s?2?2s??(K?8)?0

Routh : S3 1 2 S2 5 K-8 S 18?K ?5K?18

S0 K?8 ?使系统稳定的开环增益范围为:

3-18解 特征方程为:

K?8

8K18?Kk?? 。 151515 D(s)?2Ts?(2?T)s?(1?K)s?K?0 Routh : S3 2T 1?K ?T?0 S2 2?T K ?T??2 S 1?K?2TK ?T?2?322?T

4 K?1S0

K

?K?0

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