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1、第一章 作业答案： 1、什么叫控制系统？ 简答：控制系统是由动态被控对象和控制机构等独立体（单元）有机结合，实现某种控制目的的综合体。 2、什么是反馈控制？反馈控制原理？ 简答：从被控对象获取信息，并将其作为调节被控量的作用馈送给被控对象，参与形成控制作用的控制方法。 将从被控对象检测出来的输出量馈送到输入端，并与输入信号比较形成控制作用的控制方法。 反馈控制原理-通过反馈信息形成反馈控制作用的原理，称为反馈控制原理。 3、反馈控制系统的基本构成及特点？ 简答：反馈控制系统由被控对象和控制器两大部分组成。 控制器又主要由以下基本元件构成： (1)量测元件：用于测量被控量的实际值或对被控量进行物
2、理量变换的装置； (2)整定元件：给出代表整定值（被控制量应取的目标数值）的信号； (3)比较元件：将检测的被控量的实际值与被控量的目标值相比较，求出偏差的大小和符号； (4)放大元件：对误差信号进行功率放大处理，提高控制精度和质量； (5)执行元件：直接推动被控对象，产生具体的控制效果，改变被控制量； (6)校正元件：根据误差信号，形成适当的控制作用； (7)能源元件（电源装置） ：为整个控制机构提供能源的部件。 特点：由被控对象和控制器形成反馈闭环，按照反馈控制方式（原理），实现消除（或减小）被控量与目标量之间偏差的控制目的。,4、控制理论？ 简答：控制理论一般定义： 分析、综合及优化设计
3、控制系统的方法论。 广义控制论（控制科学）一般定义： 定义1-研究由各种相关元素组成的系统的调节、组织管理和控制的一般性规律的科学方法论。 定义2-研究包括人在内的生物系统和包括工程在内的非生物系统，以及与两者均有关联的社会经济系统的内部通信、控制、调节、组织、平衡、稳定、计算及其与周围环境相互作用或反馈的、各种自然科学和社会科学统一的科学方法论。 5、控制理论的主要内容及分类是什么？ 简答：主要内容（五个部分）： 自动控制原理（经典控制理论）、建摸和系统辨识理论、最优滤波理论、 最优控制理论、自适应控制理论与大系统理论 分类：1.按控制方式分类： 开环、闭环、直接、间接、最优控制、自适应控制
4、系统等。 2.按控制目的分类： 恒值调节、随动控制、过程（程序）控制系统等。 3.按对象领域分类： 工业生产（压力、速度、温度、电力控制）、航空（飞行器控制）、交通（指挥、管制）、生物（遗传工程）、社会经济（经济控制系统）. 4.按数学模型分类： 确定型和随机型、线性和非线性、连续型和离散型,零初始条件,输出信号的拉氏变换像函数,传递函数=,输入信号的拉氏变换像函数,第二章作业 概念题：传递函数定义： 单输入输出线性定常系统的传递函数，定义为零初始条件下，系统输出量的拉氏变换像函数与输入量的拉氏变换像函数之比。,传递函数建摸：例题2.2(P12)动态电路系统 1、确定系统中各物理变量 a.输入
5、量：体现引起运动原因的物理量。本例中u（t）是输入量。 b.特征受控量：体现运动特征的物理量。本例中电流i(t)、uc(t)是受控量。 c.输出量uc(t) ：需要重点研究的受控量（个数非唯一）。 d.中间变量i(t) ：某些受控量选为输出量后，其余的受控量就视作中间变量。 2、按照机理分析法建微分方程： 根据电路定律写出单体微分方程式（2.2.2）和（2.2.3）。把特征受控量uc(t)选作输出量，依据式（2.2.2）和（2.2.3），消除中间量i(t) ，则可得到输入输出微分方程（2.2.4）。 3、利用Laplace变换求出传递函数,(2.2.2),(2.2.3),(2.2.4),第二章
6、作业:2.1 答案：在图2.66的电路中，输入量是v(t).,(c) 设R1=R2=0.1M=0.1106，C1=10F=1010-6F， C2=2.5F=2.510-6F 。将（a）的结果写成数字形式为：,(a) 以电压u2(t)为输出量，列写微分方程为：,电流定律,电磁定律,电压定律,(b) 以电压u3(t)为输出量，列写微分方程为：,作业:2.32 为题2.1(a),(b),的电路写出传递函数。答案：,y(S),第三章：作业3.5 试用Routh稳定判据判断下列（a）（b）（c）(d)(e)特征方程描述的系统的稳定性，若不稳定说明右半复数平面或虚轴上的根的个数。 解:(a) s5+6s4
7、+3s3+2s2+s+1=0,劳斯表第1列出现负数，系统不稳定；变符号2次，右半复平面有根2个。 (b) 25s5+105s4+120s3+122s2+20s+1=0,劳斯表第1列全为正数，系统稳定；变符号0次，右半复平面有根0个。,(c) s6+4s5-4s4+4s3-7s2-8s+10=0,劳斯表第1列不全为正数，系统不稳定；变符号2次，右半复平面有根2个； 出现一行全为0的情况,表明存在关于原点对称的根。 (d) (s+2)(s+4)(s2+6s+25)+666.25=0 化为标准型:s4+12s3+69s2+198s+866.25=0 ,100s4+1200s3+6900s2+1980
8、0s+86625=0,劳斯表第1列出现0，系统不稳定；变符号0次，右半复平面有根0个,有一对位于虚轴上的纯虚根存在。,(e) s4+8s3+18s2+16s+5=0,劳斯表第1列全为正数，系统稳定；变符号0次，右半复平面有根0个。 Hurwitz判据行列式：,行列式的各阶主子式为：D1=8， D2=128， D3=1728， D4=11520 均大于0，系统稳定。与劳斯判据结论相同。,作业3.10 已知系统开环传递函数为G0=K（s+1）/s(s+1)(2s+1),试用Routh稳定判据确定使闭环系统稳定的参数K和的取值范围。 解：列写闭环系统特征方程为：1+G0=0， 既s(s+1)(2s+
9、1)+K（s+1）=2s3+(+2)s2+(K+1)s+K=0 编制Routh表为：,另Routh表第一列所有元素0，建立含待定参数的代数不等式方程组为： 20,(+2)0,(K+1)-2K/(+2)0,K0 求解不等式方程组，整理得到K和的取值范围为： 0、01、02、0K(2+)/(-2),对于图3.52所示系统试求：,第三章增加作业：,1,L(),第四章作业4.7 r=0.05的幅频特性图(相频图略）,作业4.9 某最小相位对象的折线对数幅频特性如图4.104所示。求它的传递函数。画出它的对数相频特性图。 解：根据对数幅频折线图的斜率及转角点分布情况，自左向右单元分解分析可知：图形第一段
10、斜率=-1，说明对象的传递函数中包含积分放大因子K/s ，转角频率=0.8处斜率由-1变为-2，说明对象的传递函数中包含惰性因子1/(Ts+1).由图上已知数据：,作业4.32 已知一最小相位系统（传递函数无右半平面零极点的系统）的开环对数幅频特性如图4.116所示。 （1）写出开环传递函数。 （2）大致画出相频特性曲线，并在图上标出相角裕量和增益裕量。 解：根据对数幅频折线图的斜率及转角点分布情况，自左向右单元分解分析可知：图形第一段斜率=-2，传递函数包含1/s2两阶积分单元因子, 第一转角频率5处斜率由-2 变为-1，传递函数包含 (1/5s+1)微分单元因子,第二转角频率20处斜率由-
11、1 变为-2，传递函数包含 1/(1/20s+1)惰性单元因子,第三转角频率50处斜率由-2 变为-3，传递函数包含 1/(1/50s+1)惰性单元因子。所以开环传递函数为：,20dB,(2.2.2),(2.2.3),例题2.2(P12)动态电路系统 1、确定系统中各物理变量 a.输入量：体现引起运动原因的物理量。本例中u（t）是输入量。 b.特征受控量：体现运动特征的物理量。本例中电流i(t)、uc(t)是受控量。 c.输出量uc(t) ：需要重点研究的受控量（个数非唯一）。 d.中间变量i(t) ：某些受控量选为输出量后，其余的受控量就视作中间变量。 2、按照机理分析法建摸：根据电路定律写出单体微分方程式（2.2.2）和（2.2.3）。把特征受控量uc(t)选作输出量，依据式（2.2.2）和（2.2.3），消除中间量i(t) ，则可得到输入输出微分方程（2.2.4）。,(2.2.4),第二章 例题-机理分析建摸法举例,