思考與練習題1答案1-1填空題1穩定性、準確性、快速性、穩定性2隨動控制系統和程序控制系統3給定元件執行元件4閉環控制5經典控制、現代控制6開環控制和閉環控制7字母任意字母、數字或下畫線8i或者jpi1-2選擇題1B2A3C4C5A1-3編程題1.t=0:0.1:2*pi;x1=sint(t);x2=cos(t);plot(t,x1,’rx’,t,x2,’g*’);title(‘正弦和余弦曲線’)2.p=[12345];r=roots(p)1-4思考題（略）1-5綜合分析題1.工作原理：測溫元件將檢測的水溫值進行反饋，將期望溫度值與檢測到的實際溫度比較之后，發出控制信號，控制溫控開關的接通或斷開，從而調節水箱中水的溫度，直至實際水溫值與期望水溫值相符為止。系統組成框圖如下：期望溫度-測溫元件水箱電加熱器+2.當給定電位器和測量電位器輸出相等時，放大器無輸出，門的位置不變。假設門的原始平衡位置在關狀態，門要打開時，“關門”開關打開，“開門”開關閉合，給定電位器與測量電位器輸出不相等，其電信號經放大器比較放大，再經伺服電機和絞盤帶動門改變位置，直到門完全打開，其測量電位器輸出與給定電位器輸出相等，放大器無輸出，門的位置停止改變，系統處于新的平衡狀態。系統組成框圖如下：3.由系統階躍響應曲線可見Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三種情況系統均是穩定的，但系統的平穩性是Ⅰ情況平穩性低于Ⅱ，Ⅱ系統平穩性低于Ⅲ。思考與練習題2答案2-1填空題1.時域(原)復域（象）復域（象）時域（原）2.3.輸出量輸入量4.結構參數5.系統的輸入6.零極點形式典型環節7.R8.積分9.功能框引出點10.tfzpk2-2選擇題1C2B3C4A5B6A7C8B9C10D2-3分析計算題1.答案：（1）（2）（3）2.答案3.答案：（1）0；（2）；（3）∞4.答案：（1）（2）5答案:6.7.答案：（a）（b）（c）89.G=800s+1600--------------------------s^3+4s^2+800s+1600思考與練習題3答案3-1填空題1階躍函數2時間常數T3阻尼比和無阻尼自然振蕩頻率4閉環系統特征方程的所有根都具有負實部3-2選擇題1D2A3C4C5D6B7D8B9B10D11C12B13A14C15A16D3-3綜合分析題1.已知控制系統單位階躍響應為，試確定系統的阻尼比和無阻尼自然振蕩頻率答案：;2.已知單位負反饋系統的開環傳遞函數為，求該系統單位階躍響應和系統各動態性能指標，，。答案：系統的阻尼比和無阻尼自然振蕩頻率，單位階躍響應為3.典型二階控制系統的單位階躍響應為，試求系統的最大超調量、峰值時間和調節時間。答案：4.有一位置隨動系統，結構圖如圖所示。，。當輸入量為單位階躍函數時，求系統的自然振蕩角頻率，阻尼比和系統的動態性能指標，，。答案：系統的阻尼比和無阻尼自然振蕩頻率系統動態性能指標：5.已知系統特征方程為：s4+8s3+10s2+16s+5=0試判斷該系統穩定性。答案：6.已知系統特征方程為：s5+3s4+12s3+24s2+32s+40=0試求系統在s右半平面的根的個數及虛根值。答案：7.設單位負反饋控制系統的開環傳遞函數為,試確定使系統穩定的K的取值范圍。答案：8.已知單位反饋系統開環傳遞函數為，試求位置誤差系數，速度誤差系數，加速度誤差系數。答案：位置誤差系數，速度誤差系數，加速度誤差系數9.已知單位反饋系統開環傳遞函數為，試求位置誤差系數，速度誤差系數，加速度誤差系數。答案：位置誤差系數，速度誤差系數，加速度誤差系數10.已知單位反饋系統開環傳遞函數為，試求輸入為時，系統的穩態誤差。答案：位置誤差系數，速度誤差系數，加速度誤差系數；輸入為時，系統的穩態誤差11.已知系統方框圖所示。欲保證阻尼比和單位斜坡函數輸入時穩態誤差，試確定系統參數和的取值。答案：和12.設控制系統如圖所示。其中，輸入以及和均為單位階躍函數。試求：①在作用下系統的穩態誤差；②在作用下系統的穩態誤差；③在和同時作用下系統的穩態誤差。答案：①在作用下系統的穩態誤差為0；②在作用下系統的穩態誤差為0；③在和同時作用下系統的穩態誤差為012圖為一調速系統框圖①求該圖因擾動而引起的穩態誤差②求該系統的靜差率（設如圖所示的轉速為系統額定最低轉速）③怎樣才能減小靜差率？怎樣才能實現無靜差？答案：解：（1）（2）（3）減少靜差率：擾動作用點前的前向通道的增益要適當大一些；實現無靜差：在擾動作用點前的前向通道中加積分環節。思考與練習題4答案4-1選擇題1D2C3A4B5D6A7C8A9A10D11B12D13B14B15B16A17A18D5【解析】該題考查考生頻率特性。，所以，頻率特性的虛部為答案為D。10【解析】該題考查考生頻率特性。題目中的傳遞函數包括延遲環節，容易迷惑考生。但延遲環節對系統的幅頻特性無影響。所以，答案為D。11【解析】該題考查考生乃奎斯特圖的畫法。只要系統含有積分環節，起點就不可能在實軸上，所以，A，C不對。B圖是從負虛軸的無窮遠處開始的，所以包含一個積分環節，是正確答案。12【解析】該題考查考生Nyquist的畫法。Nyquist圖的起始點取決于系統的型次。終點取決于n-m的值。看圖得知：為0型系統，n-m=3。所以，答案為D。15【解析】該題考查考生伯德圖的畫法。題目中給出的開環傳遞函數包括了2個積分環節（斜率），一個一階微分環節（斜率+20dB/dec），三個慣性環節（斜率-60dB/dec）。所以，對數幅頻特性曲線在處的斜率為。答案為B。5-2綜合分析題1.2.3.4.5.6.G(s)在s右半平面的極點數Р=0N-=1,N+=0,N=N+-N-=-1s右半平面的閉環極點數為Z=P-2N=2即系統閉環不穩定，有兩個s右半平面的閉環極點。G(s）在s右半平面的極點數P=0，v=1補線為從w=0+的對應點起逆時針作90°且半徑為無窮大的虛圓弧。=0，N+=0，N=N+-N-=0在s右半平面的閉環極點數為Z=P-2N=0即系統閉環穩定。G(s)在s右半平面的極點數P=0，v=2補線為從w=0+的對應點起逆時針作180°且半徑為無窮大的虛圓弧。N-=1，N+=0，N=N+-N-=-1在s右半平面的閉環極點數為Z=P-2N=2即系統閉環不穩定，有兩個s右半平面的閉環極點。G(s)在s右半平面的極點數P=0，v=2補線為從w=0+的對應點起逆時針作180°且半徑為無窮大的虛圓弧N-=0，N+=0，N=N+-N-=0在s右半平面的閉環極點數為Z=P-2N=0即系統閉環穩定。G(s)在s右半平面的極點數P=0，v=3，補線為從w=0+的對應點起逆時針作270°且半徑為無窮大的虛圓弧。N-=1，N+=0，N=N+-N-=-1在s右半平面的閉環極點數為Z=P-2N=2即系統閉環不穩定，有兩個s右半平面的閉環極點。G(s)在s右半平面的極點數P=0，v=3，補線為從w=0+的對應立點起逆時針作270°且半徑為無窮大的虛圓弧。N-=1，N+=1，N=N+-N-=0在s右半平面的閉環極點數為Z=P-2N=0即系統閉環穩定。G(s)在s右半平面的極點數P=0，v=1補線為從w=0+的對應點起逆時針作90°且半徑為無窮大的虛圓弧。N-=1，N+=1，N=N+-N-=0在s右半平面的閉環極點數為Z=P-2N=0即系統閉環穩定。（8）G(s）在s右半平面的極點數P=1N-=0，N+=1/2，N=N+-N-=1/2在s右半平面的閉環極點數為Z=P-2N=0即系統閉環穩定。（9）G(s）在s右半平面的極點數P=1N-=0，N+=0，N=N+-N-=0在s右半平面的閉環極點數為Z=P-2N=1即系統閉環不穩定，有一個s右半平面的閉環極點。G(s)在s右半平面的極點數P=1，v=1補線為從w=0+的對應點起逆時針作90°且半徑為無窮大的虛圓弧。N-=1/2，N+=0，N=N+-N-=-1/2在s右半平面的閉環極點數為Z=P-2N=2即系統閉環不穩定，有兩個s右半平面的閉環極點。解：1）低頻段-20v=-40dB/dec，v=2，有兩個積分環節2）ω1ω2=200低頻段過點（1，40）=（1，20lgk）,40=20lgk,k=100如圖設相角裕度8.s=wj代入思考與練習題5答案5-1選擇題1A2C3D4B5D6A7C5-2綜合分析題1.2.3.（1）對于（a）系統，校正前系統開環傳遞函數，串聯校正裝置，故校正后系統的開環傳遞函數。對于（b）系統，校正前系統開環傳遞函數，串聯校正裝置，故校正后系統的開環傳遞函數。（2）（a）圖校正裝置為滯后校正裝置，其利用校正裝置的幅值特性，用犧牲系統一部分快速性來換取系統的平穩性。校正后系統的相位裕度增大，即系統超調量減小，平穩性提高；截止頻率減少，調整時間變大，快速性下降；抗干擾能力增強。（b）圖校正