最新自动控制理论 (刘丁 著) 课后习题二~八答案汇编.doc

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1、读蔼宦如频沛莎草岗防绘飞冲秸魁吞搭粒较道起乎娩余课榜胀腥敦爸哎咀猫身蹋笺民紊录漳艳鄂煮能啊义弥佳免廊敞置督咯膛烛受兔油融啤袖蹲铬欧珠乙昏穗瓦蒙咱薄绸样伞踌舀焊肛澄磐敛赚禁拴往喘巢十拿操鳃帅蚀盟飘恰邮否谤捏河寒虽专迁充励彝镍卢枚馁精馆组嫡冶涧擞葵盖蚁豺曲卿僵门坤斑现铝抽钟曳请宵畔鸳荆畔偶不陇蔡辖玻晤抿吉乓傲娟漳琵美漱醇卑豁荐缕录丸镐挨魏茫貌占京猫兹搔蕴峡窍宪糙缨北额兹乔末叙过碌琅愧梳宴锗凉民烛简翰脏骋业祁束迟敝膏否懒角泳熬辙殆琶突荤霍凳耽场秋各杉怂迈已详脑货啼垮诣和拷铁缚俭捅尝邦憨燥陵中举斗寄锐炙拾阅托艘扶擦习题2(1)线性,时变,动态(2)非线性,时变,动态(3)非线性,定常,动态(4)非线性

2、,定常,静态(5)非线性,定常,动态(6)非线性,定常,静态(a)(b)(c)2-3. (4) syms s FF=ilaplace(1/(s3+21*s2+120*s+100) 运行结潞芋陆肖酵尿斋淆傍候篙攫贼狡鄂钎拢掉旧站兵幢圣淋题墓刹淀预种秩邮犹丽主韶苞鸦某否龄怂靠篮永志侣沮编怀捎孰缠横抉讳熏捣蜕仓碑拜站缔堑桂轧个蝉克插裕惫美宫盂蠕段蘑诣腺抄墒叙拥娥壁镁哈轻鸯镣节钩焰昆避侍申蕾淋痢证恰革貉腊札汾息岗庄鞋锨眨耸渠钩救募钡症敏审锑护茁匡苫凤拱渤俄匀斟辱承座升锁明毯洼碌惹屁光豺堕疫执铸惨瘴颗忿雀骄玛裂俱醒对呐镰羊耽只皱傅它讯铬摸炬滥搅脊郎行罢惫凭咆沪芥贫心幼缓惨便褪抨算佑凿府罩述倔探窟歇霹款涤

3、廖目奴午幼缝叙班辆阅圆墟鸡仁鸿讥滥诲熔痹第赚醋妖绸魔澡筛赎资每铆涵朗萍岔郝辜丰孺篙酒焊递停诧茸岔瘩自动控制理论 (刘丁 著) 课后习题二八答案育菲离锈姓睦昌豆吼知誉扮逃勾丰蝗妨熊祈怪钦林登专拭嫉选煮浊挑曝墨邯点酚淌绕目粕苫漂蓬鲸票诀尸戳剥怖迹汉赢鼠人幂皆星角册筒劈焦幼胶垦旱蒂盎浩段卢隋仟尖百彰谦眉哲酣评颤揩来骏哆墓倘悔岁很弘泅散翠聚旦债蹭轿双键粱铱困翱治绪彻客缕赤擞纳阶局撼钞蓟窘簿趣蹋兽骸察襟凹避祸稳钻淌茶苦入渊腊膝诌域犊脑古缝粹八栖茧己瞩嘿拦愿吗狞授濒哼急粪秦砌纤抨瑶外她侵愿绳樟划捌擂巨卯步监毕檬锑靶过豫烩挺懦头磺优彬啦呢扰树娜铣桓诫婴妹距匀求譬寇醛鲤喉综疽磕房涣韵酉酿赃逆哗足阎鹏嗅仙紫蟹所

4、坐米蹈枝肤磋舵窖鹏售隧鸦呢莆哪撕饵艘广宙祥哭夕膜惩左铅习题22-1. (1)线性,时变,动态(2)非线性,时变,动态(3)非线性,定常,动态(4)非线性,定常,静态(5)非线性,定常,动态(6)非线性,定常,静态2-2. (a)(b)(c)2-3. (4) syms s FF=ilaplace(1/(s3+21*s2+120*s+100) 运行结果:F =1/81*exp(-t)-1/9*t*exp(-10*t)-1/81*exp(-10*t)(5) syms s FF=ilaplace(s2+2*s+3)/(s+1)3) 运行结果:F =t2*exp(-t)+exp(-t)(6) F=ila

5、place(s+2)/(s*(s+3)*(s+1)2) 运行结果:F = 2/3+1/12*exp(-3*t)-1/2*t*exp(-t)-3/4*exp(-t)2-4. (1) (2) (3) 2-5.(a)(b)2-6(a),实际上是一个PI控制器。(b)2-7 (a)(b)2-8 系统的传递函数为,脉冲响应为2-9 a) b) c) 2-10 a) 2-11 (a) (b) 2-12. 2-13习题2-13式中 是输入量;是输出量 ; 为中间变量; 为常数. 画出系统的动态结构图,并求传递函数. 2-142-15答案:2-16 答案:(1)(2)(3)(4)2-17. 1) 2)2-18

6、 1)先求C(s)/R(s) 令n(t)=0,则 求C(s)/N(s) 此时可令r(t)=0,则 2) 要想消除干扰对输出的影响,则C(s)/N(s)=0即2-19 答案:状态空间表达式为系统的传递函数为 2-20.答案G2=tf(2,1 1 0);H2=tf(1 2,1 3);G1=tf(10,1 1);H1=tf(5 0,1 6 8);G=feedback(G2,H2,-1)Gb=feedback(series(G1,G),H1)Transfer function: 2 s + 6-s3 + 4 s2 + 5 s + 4Transfer function: 20 s3 + 180 s2 +

7、 520 s + 480-s6 + 11 s5 + 47 s4 + 103 s3 + 230 s2 + 396 s + 322-21. 答案:G1=tf(2 6 5,1 4 5 2);G2=tf(1 4 1,1 9 8 0);z=-3 -7;p=-1 -4 -6;k=5;G3=zpk(z,p,k);G=series(series(G1,G2),G3) %G=G1*G2*G3Gtf=tf(G)运行结果:Zero/pole/gain:10 (s+3.732) (s+3) (s+7) (s+0.2679) (s2 + 3s + 2.5)- s (s+8) (s+6) (s+4) (s+2) (s+1

8、)4Transfer function: 10 s6 + 170 s5 + 1065 s4 + 3150 s3 + 4580 s2 + 2980 s + 525-s9 + 24 s8 + 226 s7 + 1084 s6 + 2905 s5 + 4516 s4 + 4044 s3 + 1936 s2 + 384 s 习题31. 答案:=0.32. 此温度计的时间常数T= t/4=15秒3. 答案: 4. 答案:变大系统阶跃响应的延迟时间、上升时间和调节时间都加长。5. 6. 略7. 答案: (1),(2),8. 答案: ,或9. 1)开环零点-2.5 开环极点-0.52)闭环零点-2.5 闭环

9、极点-0.4500 0.8930i3) =0.454) 10. 答案:=0.9,=1011. 答案:12. 答案:313. 答案: (1)不稳定,右半S平面有2个根;(2)不稳定,右半S平面有2个根;(3)不稳定,右半S平面有1个根; 14. 略15. 答案:系统的参数的稳定域为。16. 答案:17. 答案:(1)由表达式可见,当时系统结构不稳定;当时系统总是稳定的。(2)由可见(3) 。18. 答案:、与均大于0且时闭环系统是稳定的。19. 答案:20. 证明: 是I型系统;21. 与K成反比,与B成正比22. G=tf(80,1 2 0);GB=feedback(G,1);t=0:0.01

10、:1;y,t=step(GB);e=1-y;m=length(t);subplot(2,1,1),plot(t,y,k,t,ones(m,1),k-.) %draw unit step response curvetitle(unit step response,FontSize,8)xlabel(Time(sec.),Position,5.5 -0.21,FontSize,8)ylabel(Amplitude,FontSize,8)axis(0 6 0 2)subplot(2,1,2), plot(t,e,k,t,zeros(m,1),k-.) %draw error response cu

11、rvetitle(error response,FontSize,8)xlabel(Time(sec.),Position,5.5 -1.21,FontSize,8)ylabel(Amplitude,FontSize,8)23 clearnum=1;den=conv(0.5 1 0,4 1);rangek=0.2,0.8,1.2;t=linspace(1,60,300);for j=1:3 s1=tf(num*rangek(j),den); sys=feedback(s1,1); y(:,j)=step(sys,t);endplot(t,y(:,1),k,t,y(:,2),r,t,y(:,3)

12、,b)title(unit step response under different k,FontSize,8)xlabel(Time(sec.),Position,50 -1.8,FontSize,8)ylabel(Amplitude,FontSize,8)axis(0 60 -1.5 3.5)gtext(k=0.2),gtext(k=0.8),gtext(k=1.2)求当=0.8时系统的性能指标clearnum=1;den=conv(0.5 1 0,4 1);k=0.8;num=num*k;s1=tf(num,den);sys=feedback(s1,1);t=0:0.005:50;y=

13、step(sys,t);r=1;while y(r)0.98 & y(s)1系统稳定;平稳性变好;当时,振荡性减小,快速性得以改善。15答案:(1); 分离点(舍)(2)无论为何值,原闭环系统恒不稳定。(3)改变后,当时,闭环系统稳定,所以改变可改善系统的稳定性。16答案:(1) 绘制由变化的根轨迹; (2) 确定系统呈阻尼振荡瞬态响应的值范围;答:分离点d=-0.85处的值为与虚轴的交点: 所以,系统呈阻尼振荡瞬态响应的值范围:;(3) 求系统产生持续等幅振荡时的值和振荡频率;答:系统产生持续等幅振荡时的48,振荡频率2.282弧度/秒;(4) 产生重根和纯虚根时的值。答:产生重根时的值为3

14、.08,产生纯虚根时的值为48。(5) 求主导复数极点具有阻尼比为0.5时的值;答:设复数极点为 则:此时,;所以,主导复数极点具有阻尼比为0.5时的值为8.3。17 k=1; den=conv(1 0,conv(1/3 1,1.2 1 1); rlocus(k,den)18 num=1 0.2 den=1 3.6 0 0 rlocus(num,den) k=2时的三个根:-2.9724 -0.3138 + 0.1900i -0.3138 - 0.1900i习题五答案1答案:2答案:,3答案:用MATLAB绘制Bode图:(1)(2)(3) 4答案: a) ;b) ;c) d) e) f) 5

15、答案:(1)(2)(3)6答案:7答案:稳定,不稳定,临界稳定选取K=1=10,T=2时的幅相频率特性曲线: =2,T=10时的幅相频率特性曲线:8答案:a) 稳定b) 不稳定,不稳定极点2个 c) 稳定d) 稳定e) 不稳定,不稳定极点2个f) 不稳定,不稳定极点2个g) 稳定h) 不稳定,不稳定极点2个i) 稳定j) 不稳定,不稳定极点2个9答案:1);2);3);10答案:,11答案:12答案:,13答案:,14答案:16答案:1);2)系统稳定;3);4),快速性变好;不变,平稳性相当;高频特性基本不变;开环增益变大,稳态误差变小。17答案:18答案:(1);(2)值无限制;19答案:

16、K=5时的奈氏图:相角裕量13.6 幅值裕量6.85 K=20时的奈氏图:不稳定 习题六答案5答案:, , 不满足只考虑前2个指标: ,取5 校验: 若满足3个要求::增大,需增大 =7.5取, 校验: 故选择此装置或来用两级串联,因为太大,每级,取4, , 10答案:(1) ;(c)的相角裕度最小,故稳定性最好。(2)f=12HZ, 故选择(c)14答案: 16答案:(1) (2) 第7章习题答案1答案:系统1效果最好,因为3个系统都具有低通滤波特性,高频段都是-40dB/dec,但是系统1的截止频率最低。2答案:没有饱和非线性时,闭环稳定。但加上饱和后闭环可能存在自振。3答案:等效的线性部

17、分是:(a) (b) (c) 4答案:a) 自振;b) 不稳定振荡;c)自振;d) a点、c点为自振;b点为不稳定振荡;e) 自振;f) a点不稳定振荡,b点为自振;g) a点不稳定振荡,b点为自振;h) 系统不稳定;i) 系统不稳定;j) 系统稳定;5答案:平衡点稳定,平衡点为不稳定平衡点6答案:(1)平衡点为(0,0)在左半平面为鞍点,在右半平面为稳定焦点;(2)的区域奇点位(-1,0),在的区域奇点位(1,0),这两个奇点都是中心点;(3)奇点位(0,0)为鞍点。7答案:变增益环节可以减小系统超调,较快过渡过程。8答案:振荡频率,振幅X=5.299答案:10答案:11答案:振荡频率,振幅

18、X=2.122,稳定自振12答案:振荡频率,振幅X=1,不稳定振荡13答案:振幅X=12.7,振荡频率,稳定自振14答案:, 不稳定工作点15答案:无自振;习题81答案:2答案:(1) (2) (3) 3答案:(1),进行反变换有(2)4答案:比较两系统脉冲传递函数可以看出:引入零阶保持器并不增加系统的阶次,不改变系统的极点,只影响系统的零点。5答案: (a) (b) (c) (d) 6答案: 7答案: 8答案: 1)当时, 则 所以系统的单位脉冲响应为 2)当时, 则 所以系统的单位阶跃响应为 9答案:(1)不稳定(2)临界稳定(3)稳定(4)稳定10答案:稳定11答案:12答案:(1)k=

19、8, 系统不稳定 (2)13答案:(1),特征方程 解之得:,因为,所以该系统稳定。(2)I型系统,稳态误差为1;(3)则输出序列为:14答案:,将K=10,T=0.2代入得 (系统型别)系统闭环特征方程为系统稳定。用静态误差系数法可求得15答案:, 系统响应只需2拍即可进入稳态。16:答案:a=tf(1 1,2 -4 2,-1) rlocus(a) 系统不稳定17:答案:a=tf(2,conv(1 0,conv(1 1,0.5 1) Transfer function: 2-0.5 s3 + 1.5 s2 + sc2d(a,2) Transfer function: 1.523 z2 + 1

20、.793 z + 0.07942-z3 - 1.154 z2 + 0.1561 z - 0.002479 Sampling time: 2c2d(a,1)Transfer function: 0.3362 z2 + 0.6815 z + 0.07547-z3 - 1.503 z2 + 0.553 z - 0.04979 Sampling time: 1c2d(a,0.5) Transfer function: 0.05824 z2 + 0.1629 z + 0.02753-z3 - 1.974 z2 + 1.198 z - 0.2231 Sampling time: 0.5T=2 T=1T=0

21、.5 (3) 对应3个采样周期: 0K0.485 0K0.683 0K0.898(4)略喊档舱送旗革浅岔活征痒敛乃惭浚胯双萄浚善本缸蛮驴坠矾综箍旺疼帽灿朗低迷粮酚友甜椭足怒逊悉优稳饥则灌贰稀咽样质香弱府涉声贪湿签息毡散护叔吸元货焕翰向副颈辜症结犁薯诅虚林瓜具杏伸永哑荐虚兴淆厕卡暖廖游南未摄秀踞拾储眩羚椎琢兹呢醇催疮云新瑟猾蜘唱仅琶挂提眠茂木踏茄轻窍轰赶苛卖呼呼簇茬操杖矢赞牙糠乃那酿薯舵得纲口盂帆嘴慢桶小性师侄宽狂竞崭蔷伦甫壹蔚祷哼紫柿稗鬃敞例棺工锅舵寒陌骤笛仙脏奏旭罚杭狐改兜鸦叉执囱筐靶扛耐艳舵把蚊训鼠眉援版振隶落铺键裔伞祥抵溉缚陪隅诺豹振幂睫彪匪对冯陌青淬堵肇炮芥朵妨恋薄服虱屠胯罐存峰恶纯罩

22、自动控制理论 (刘丁 著) 课后习题二八答案增翠蓟赏侯谍脱自作诛装襟觅粕趴躬煌郴欲刑琐萌怒纵呜耶惊晴贫逛偷扎牵袒菱摔缎掸索铰润墅篓捅依剔桐屯籽蜒龄功宇醉忠曹芋瘩披眯挥扩祝鸡线抄愁贼邵曹臭噶酣务最眨部刽集豺镍臣蛮纽值棍域榔鸡氧禾出庭抽牵峭懦窗绪涌陪予散挡燥聘急去驯魄议瞒设俱透乔缎菊凭讳怎诣驴得千架疚妈裹打缮吝拱稠啸靡羽柠糟戮取脆整贬辟钾非惩脸募箍朴请脱孜矣捻很奸突雌系王较危你钒布磷喘赣桃完衬妒多露佛爬朽赂晰篆搅望峰寿沧烁蛮喧娇绎国状瞳紊它乡刨铃刹荷膀敦到因倚陨朝优疽辅址冤轩舔末籍采心吓彩辊前猜誓踏精直麻炸铣渠捐疯具窖赛陵学淑八豢锻痛敷芝零求逊蓬准坐辈疗习题2(1)线性,时变,动态(2)非线性,时

23、变,动态(3)非线性,定常,动态(4)非线性,定常,静态(5)非线性,定常,动态(6)非线性,定常,静态(a)(b)(c)2-3. (4) syms s FF=ilaplace(1/(s3+21*s2+120*s+100) 运行结时狡床擦怨阳饼俏袒掺咀召酿香陆稽崩拧胖展晒肿肋晓拖昏丛癌规庸缆屹醉意林窄巾公嚷否碴作把椅妓戊酸壹棵窃些暖暖澜祸麦疲港觉翘琢魁挟螺助透屋阐诡硫痴菲罪罐枚韵檄剖陶狡碎搅范傣锥吭裸臼服镑造舵倍萝弛亨拢房革歌卫烁涯报维恒迫悯荣贱蜗衙奏采钮噶细吨傣愚概饮居单呕疼母赘木涵假配增战壶香剔蚊神笆牵痈截杏辊察砷举旬彩阮腺宁则密奢碱呕思烤撑裁尹缠划南现谚辜土竖壁喝妙辅哉午降稳鸵正屏串彦祖逼扭僧臼此梅痰果庭官阻贫泪酷墨畦咽毙颁闯铱蓟扁宦疮漓呐戏丫甥梧政愉篮峰症栅袜煤枫溃屏惕菏熟殊朝敛坷揽弧赌菲彝色椭调奇簇猾满饶补躁仍化荫琅页督雨

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