自控所有答案教材：《现代控制系统》第八版谢红卫等译高等教育出版社,20016

1、目 录自动控制原理习题1第一章 控制系统导论3第二章 控制系统的数学模型4第三章 状态空间模型6第四章 反馈控制系统的特性8第五章 反馈控制系统的性能9第六章 反馈控制系统的稳定性11第七章 根轨迹法12第八章 频率响应方法21第九章 频率稳定性27第十章 控制系统设计32第十一章 非线性系统33自动控制原理习题章 节页码基础习题增强习题Matlab习题第一章 控制系统导论P20E1.1、P1.7、P1.11第二章 控制系统的数学模型P82E2.4、E2.5、E2.8、E2.26、P2.7、P2.8P2.36MP2.4第三章 状态空间模型P142E3.3、E3.11、P3.1P3.14MP3.

2、5第四章 反馈控制系统的特性P180E4.1、E4.4、P4.8AP4.8MP4.2第五章 反馈控制系统的性能P235E5.2、E5.4、P5.4AP5.4MP5.5第六章 反馈控制系统的稳定性P273E6.4、E6.6、P6.6AP6.3MP6.2第七章 根轨迹法P325E7.1、E7.6、E7.12、E7.14、E7.20、P7.1、P7.3、P7.13AP7.3MP7.2第八章 频率响应方法P387E8.1、E8.3、E8.5、P8.1、P8.6、P8.15、P8.17、P8.24AP8.4MP8.5第九章 频率稳定性P453E9.1、P9.1、P9.2、P9.4AP9.1MP9.2第十

3、章 控制系统设计两道题见后注意：Bode图必须采用对数坐标纸绘制，根轨迹用直角坐标纸绘制。第十一章 非线性系统一道题见后说明:1、教材：.现代控制系统（第八版）美Richard C. Dorf 等著，谢红卫等译。高等教育出版社，2001.6。2、基本题型必须完成，增强题型选作。3、Matlab题型选作，并以*.m的形式发到邮箱：ligang。第一章 控制系统导论E1.1解输出变量：功率输入变量：电流被测变量：功率控制装置：微处理器#P1.7解正反馈占优时间误差#P1.11解利用浮球保持水箱的液面高度，使得滴水孔的流水量均衡，从而使得液面高度与时间成线性关系，保持了水钟的准确度。#第二章 控制系

4、统的数学模型E2.4解#E2.5解#E2.8解#E2.26解#P2.7解#P2.8解零极点为：#P2.36解(a)(b) 一个正向通道：两个环：(c) 令(d) 略#第三章 状态空间模型E3.3解由已知：状态转移矩阵令：求得#E3.11解根据状态空间方程可得：#P3.1解(a)(b) (c) #P3.14解根据状态空间方程可得：#第四章 反馈控制系统的特性E4.1解(a) (b) #E4.4解(a) 0型系统，(b) 对于斜波输入#P4.8解(a) (b) #AP4.8略第五章 反馈控制系统的性能E5.2解(a) 根据题目条件系统开环传函为：系统闭环传函为：(b) >> step(

5、100,1,7,110)对比二阶标准系统：#E5.4解（a) （B) 二阶标准系统的单位阶阶跃响应为：所以：t=0:0.01:3;subplot(2,1,1),step(16, 1,6,16,t),subplot(2,1,2),step(2,16, 1,6,16,t),#P5.4略AP5.4略第六章 反馈控制系统的稳定性E6.4解令首列不变号的：#E6.6解令s1列全为0得由#P6.6解略#AP6.3解略#第七章 根轨迹法E7.1解(a) >> rlocus(1,4,0 ,1,2,2)(b) 令得：(c) 对应闭环极点（特征根）为(d) 令调整时间s>> step(0.

6、309*1,4,0 ,1+0.309,2+4*0.309,2)#E7.6解>>rlocus(1,20 ,1,24,144,0)使系统产生振荡的根为根轨迹中的分离点以后的根，如图可知：K>16.37#E7.12解>>rlocus(1,1 ,1,4,8,0)当K10时，当K20时，#E7.14解>>rlocus(1,10 ,1,5,0)(a)分离点：(b)由 可得(c) 闭环传函的极点为：#E7.20解>> rlocus(1,1 ,1 3 -4 0)(a) 由Routh判据的K>6(b) 使复根稳定的最大阻尼比为# P7.1解(a) rl

7、ocus(1 ,1 2,1,0)(b) rlocus(1 ,1,4,6,4)(c) rlocus(1,5 ,1,5,4,0)(d) rlocus(1,4,8 ,1,4,0,0)#P7.3解>> rlocus(1 ,1,7,10,0)#P7.13解>> rlocus (1 ,1,7,19.84,23.54,0)(a)分离点：(b) #AP7.3解所以等效系统的开环传函为：>> rlocus (1,1,0 ,1,1,0,10)#第八章 频率响应方法E8.1解当K=4时，,G()()0400.53.2-5312-9020.8-1270-180>> Gs

8、=tf(4,1 2 1);nyquist(Gs)(注意，极坐标图形仅为Nyquist图的一半，即上图中的下半部分，：0)#E8.3解系统的开环频率特性函数：令：得对应幅值为：#E8.5解传递函数由Bode图知：#P8.1解a>> Gs=tf(1,0.5 2.5 1);nyquist(Gs) b>> Gs=tf(0.5,1,1 0 0);nyquist(Gs)c>> Gs=tf(1 10,1 6 10);nyquist(Gs)#P8.6解，#P8.15解Gs=tf(5,1/12.52,2*0.2/12.5,1,0);bode(Gs);grid#如图，转折频率为

9、12.5rad/s，最大误差,取，所以P8.17解>>Gs=tf(2,4,1/32,(1/64+1/10),(2+1/20),1,0);bode(Gs);grid#P8.24解略#AP8.4解>>Gs=tf(2,1 5.2 22.4 32 0);bode(Gs);grid#第九章 频率稳定性E9.1解num=4/3,4;den =conv(1,0,conv(2,1,1/49,1/7,1);Gs=tf(num,den);bode(Gs);grid#P9.1解a) num=1;den =conv(0.5,1,2,1);Gs=tf(num,den);nyquist(Gs);b

10、) num=0.5,1;den =1,0,0;Gs=tf(num,den);nyquist(Gs);c) num=1,10;den =1,6,10;Gs=tf(num,den);nyquist(Gs);c) num=30,30*8;den =conv(1,0,conv(1,2,1,4);Gs=tf(num,den);nyquist(Gs);#P9.2解1) 像点映射：K=4;num=K;den =1,1,4,0;Gs=tf(num,den);nyquist(Gs);2) 围线与实轴负向的交点为：令虚部为零得，此时，频率特性函数的实部为：所以，K的最大取值为#P9.4解略#第十章 控制系统设计10.1、已知系统如下所示，试设计控制器Gc(s)，要求系统在单位阶跃输入下性能指标如下：E10.1解1） 绘制未校正系统的根轨迹图形： rlocus (1 ,1,25,100,0);grid2) 根据给定性能指标，计算理想闭环极点位置3) 如图，理想闭环极点极点为根轨迹的左侧，控制器需提供一定的超前相角才能使得闭环后系统满足性能要求，故采用串联超前校正。4) 计算补充超前相角。5) 设计控制器采用平分角度法可得：根据幅值条件可得：故整个系统开环传函为：6) 绘制校正后系统的根轨迹 rlocus (1917.3*1 0