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工程控制基础习题参考答案_田作华_陈学中_翁正新 评分:

工程控制基础是上海交通大学测控专业考研科目之,其参考答案对于复习这门课程帮助很大
1 R(S) C(s) H1(s) G2(s) R C(s) IS H2(s) G4(s) 图A2-2题A2-4图 解:(a)这个系统有四条前向通道,五个回路,没有两个及以上互不接触回路。回路有: (Ts+1) (T2s+1) 40 (TS+1)(72S+1) 40 (1s+1)(72S+1) 40 S2(T1s+1)(Z2S+1) Δ=1-(L1+L2+L3+L4+L 前向通路有凹条 8 S(T,S+1) 3 (7S+1)(T2sS+1) 40 △,=1 (7+1)7,+1) 所以 C(S) 5(72S+1)+8(7s+1) R(S)S(Z7s+)(72s+1)+5s(72s+1)+8(+1)+40(这个题目用解方程方便!) (b)这个系统有三个回路没有两个及以上互不接触回路: L =G,(S)H,(S) =G1(s)G3(S)H2(s)H(s) 1(s)-G2(s)H1(s)-G1()G3(s)H2(s)H3(s) 前向通路有四条 P=G(SG,(S) A P=G(SG,(S) B=-G1()G3()G4()H3(),A2=1 G1(s)G2()G(S)H3(s),△ 所以 C(s) R(s) G1()G2(s)+G(s)G3(s)-G1(s)G3()G(s)H3(s)-G1(s)G2(s)G4(s)H2(s) 1-G(s)H1(s)-G2()H1()-G1(s)G3(s)H2(s)H3() A2-7汽车悬浮系统的简化模型如图A2-3所示。汽车行驶时轮子的垂直位移作为一个激励 作用在汽车的悬浮系统上。图A2-3(b)是简化的悬浮系统模型。系统的输入是P点(车轮〕 的位移x,车体的垂直运动x为系统的输出。求系统的传递函数X(s)/X(s) 车体 图A2-3题A2-7汽车悬浮系统模型 解:由牛顿定理可得 k(x-x)+b d(x-x,) dt X k+bs X. ms+bstk A2-9试求图A2-5所示电路的传递函数E()/F;(s) 解:由电路学定律可得 r cirC+c R,++R1+ SC,C(R +r)+c,+c SC B2-1将图B2-1的方块图简化,并计算系统的传递函数C(s)R(S)。 解: )-G(s C() G2(s) G3(s) H2(s) H3() C(s) GGG+Gg.h R(S)1+G2H2+G2G3H,+GG,G3+gGH+G3HH3 B2-2图B22是某个消除扰动影响的前馈控制系统的方块图 K R(s)+ G(s C(S) 图B2-2前馈系统方块图 设R(s)=0通过适当选择K1和K2,便可使由扰动引起的输出为零。假设扰动为单位 阶跃函数N(s)--,选择k1和K2,使当R(s)-0时,由N(s)引起的输出C(s)-0。 解 KI K2 G(s) C(s G(l-KK2) N 1+GK C(s) 0.所以当R(s)=0时,C(s)=0 B2-3试求图B2-3所示各系统的传递函数X0(s)/X1(s),x;为系统的输入位移,x为系统的 输出位移。 k1 图B23题B23机械系统 解 (a)设系统开始是平衡的。山牛顿第二运动定律,可得 b(x-xo)-b2I=mx 将上式进行垃氏变换,并整理(初始条件全部为零)得 [ms+(h+h2)]X(s)=hX() 于是传递函数为 X(s) X (s) ms +b,+b2 (b)其上半部弹簧与阻尼器之间,取辅助点A,并设A点位移为x,方向朝下;而在其下 半部x引出点取为辅助点B。则由弹簧力与阻尼力平衡的原则,从A和B两点可以分 别列出如下原始方程 K1(x2-x)=b( K2x=b(x-文) 消去中间变量x,可得系统微分方程 b(K, +k)i,+KK,x=k,bi 对上式取拉氏变换(初始条件为零),得系统传递函数为 X(s) bK X (s)b(K,+K2)s+KK? (c)以xn的引出点作为辅助点,根据力的平衡原则,可列出如下方程: K(r-x)+b(i Kx 对上式进行拉氏变换,初始条件为零,得系统传递函数为 bs +K x:(s)bs+(k1+k2) B2-5求图B2-5信号流图所示系统的下列传递函数: (1)W1(s)= C1(s) W1(s) C1() (3)W1(S) ()而()=2(s) R1() R1(s) R2(s R1(s) G1(S) C1(S) (s) 图B2-5题B2-5系统的信号流图 解:有2个单独回路 L1=G1()G2(s) L2=G3(s)G4( 且为不接触回路。 1-Gi(s)G2(s)-G(s)G4()+Gi1(s)G2()G(s)G4() ①从R1到C1只有一条前向通道 B=G(s)G2(s),△1=1-G2(S)G4(S) 根据梅森增益公式,可得 (s)G2(s)(1-G3(s)G4(s) G(SG2(s) R(s)1-G1(s)G2(S)-G3(s)G4(S)+G1()G2()G3()G4()1-G1(s)G2(s) ②从R2到C1没有前问通道,因此 R2(s) ③从R1到C2有两条前向通道 B=G(s)G2(s)G3(s)G4(s)G6(s,△1=1 G()G4()G3(S),A1=1 ()G1(s)G2(s)G3(S)G4(S)G6(s)+G1(s)G4(s)G3(S) R(s)1-G(s)G()-G(6)7G1()+G(sG2(5)G3(5)G2(s) ④从R2到C2有一个前向通道 B=G3(s)G4(s),△1=1-G1()G2() 根据梅森增益公式,可得 (s)G4()(1-G1()G2(s) G3()G(s) R2()1-G1(s)G2(s)-G3(S)G4()+G1()G2(S)G3(S)G4(s)1-G3(s)G4() 第三章习题答案 A3-1如图A3-1系统,用劳斯判据判别系统的稳定性。若不稳定,确定有儿个根在右半s平 面。 R(S) G(s) H 图A3-1题A3-1的系统方块图 S(S-1)(2s+3 (2)G(s)= (S-1) (3)G(s)=s(s+1) s+3 解(): 10 已知;G(s) ,H(S)=1 (S-1)(2s+ 系统的闭环传递函数为: 2s3+s2-3s+10 系统的闭环特征方程:2s3+s2-3s+10=0 系统的劳斯表为: 2 0 23 10 从劳斯表上可以看出首列元素变号两次,所以闭环系统不稳定,有两个根在S右半Ⅴ 解() 已知:G(s)= ,H(S) +1 系统的闭环传递函数为 s +S 系统的闭环特征方程:s2+s-2=0 系统的劳斯表为: 从劳斯表上可以看出首列元素变号次,所以闭环系统不稳定,有个根在S右半平 面。(本题要注意的是,在 中,不要消去公因子。 解 已知:G(s)=12 s(S+ 系统的闭环传递函数为 12s+3 G(s) s+4s2+3s+12 系统的闭坏特征方程:s3+4s2+3s+12=0 系统的劳斯表就是: 12 4s2+12=0 0 8 2 从劳斯表上可以看出有全零行的存在,但是首列元素不变号,所以系统有两个根虚轴上, 没有根位」S右半平面,闭环系统是临界稳定的 A3-2确定使下列系统稳定的K值范围。 (1)s4+22s3+10s2+2s+K=0 (2)0.1s3+s2+s+K=0 解(): 已知系统的特征方程是:s4+22s3+10s2+2s+K=0 系统的劳期表就是 10 K 2 22K 109/11 K 如果系统是稳定的,则在劳斯表中首列不交号,且没有全零行。 22K>0 所以 K>0 即使闭环稳定的K取值范围是 121~k>0 解() 已知系统的特征方程是:0.1s3+s2+s+K=0 系统的劳斯表为: 0.1 K l-0.1K K 如果系统是稳定的,则在劳斯表中首列不变号,且没有仝零行。 所以: 1-0.1K>0 K>0 即使闭环稳定的K的取值范围是:10>K>0 A3-3试确定下列系统的位置误差系数K,速度误差系数K,和加速度误差系数Ka。

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2013-04-23 上传 大小:1.35MB
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