机械工程控制基础 部分习题参考答案 董玉红

PAGEPAGE238部分习题参考答案第1章1.1汽车驾驶过程中反馈控制过程原理框图1.2电热水器工作原理框图1.3杠杆型液位控制原理框图电气型液位控制原理框图1.4电冰箱工作原理框图如下。从输入信号来看是恒值控制系统，从是否有反馈来看是闭环控制系统。1.5函数记录仪工作原理框图如下。从输入信号来看是随动系统，从是否有反馈来看是闭环系统。1.6仓库大门自动控制原理框图第2章（1）（2）（3）（4）2.2（1）（2）（3）（4）2.3（1）（2）2.4（1）（2）2.5（a）（b）（c）2.6（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）2.7（1）（2）（3）（4）2.8（1）（2）（3）（4）第3章3.1（a）（b）（c）（d）（e）3.23.3（a）（b）（c）（d）3.43.53.6（a）（b）（c）（d）3.73.8,3.9,注意进行拉氏反变换前对部分分式分解时要分出一个常数项。3.10（a）（b）3.113.12第4章4.1（1）（2）（3）4.2（1）（2）4.3，。因为系统1的时间常数小，所以系统1灵敏性好。4.4。4.5（1），时，；，时，（2），时，4.64.7（1）（2）（3）（4）4.84.9（1），，（2）1＋4.10当输入时，；当输入时，4.11当输入时，；当输入时，；当输入时，。4.12；4.13（1），（2）4.14输入引起的稳态误差，干扰引起的稳态误差分别为，，第5章5.1（1）（2）（3）5.2（1）（2）（3）（4）（5）以下为手工绘图（幅频图采用渐近线绘图）与MATLAB绘图，注意比较两者的差别。(6)以下为手工绘图（幅频图采用渐近线绘图）与MATLAB绘图，注意比较两者的差别。(7)若以传递函数表达为，其中，，，。当时，有以下为参数取的手工绘图（幅频图采用渐近线绘图）与MATLAB绘图，注意比较两者的差别。（8）以下为手工绘图（幅频图采用渐近线绘图）与MATLAB绘图，注意比较两者的差别。(9)以下为手工绘图（幅频图采用渐近线绘图）与MATLAB绘图，注意比较两者的差别。(10)以下为手工绘图（幅频图采用渐近线绘图）与MATLAB绘图，注意比较两者的差别。5.3（1）当时，奈奎斯特图为起始于实轴上（1，j0）点终止于原点的半圆。（2）当时，奈奎斯特图起始于与负虚轴平行的无穷远处（其无穷远处渐近线与实轴交点为-0.1），终止于原点。与负实轴无交点。(3)当时，奈奎斯特图起始于实轴上点（1，j0），终止于原点。与负虚轴交点为（0，-j），此时。(4)当时，奈奎斯特图为起始于实轴上（1，j0）点、终止于（4，j0）点的半圆。(5)当时，奈奎斯特图起始于与负虚轴平行的无穷远处（其无穷远处渐近线与实轴交点为-3），终止于原点。与负实轴交点（-0.42，j0），此时。(6)当时，奈奎斯特图为起始于原点、终止于实轴上（k/T，j0）点的半圆。(7)当时，奈奎斯特图起始于负实轴的无穷远处，终止于原点，在负实轴上。(8)当时，奈奎斯特图起始于与负实轴平行的无穷远处，终止于原点。与负实轴无交点。（9）当时，奈奎斯特图起始于与负实轴平行的无穷远处，终止于原点。与负实轴交点（-0.06，j0），此时。（10）当时，奈奎斯特图起始于实轴上（1，j0）点，终止于实轴上（0.4，j0）点。与正实轴交点（0.14，j0），此时5.4（1）（2）（3）提示：5.5（1）其奈奎斯特图为如下半圆弧（2）当参数，其奈奎斯特图如左下图半圆弧；当参数，其奈奎斯特图如右下图半圆弧。5.6这里只给出各奈奎斯特图(1)当时，奈奎斯特图为起始于实轴上（-2，j0）点、终止于原点的半圆。(2)当时，奈奎斯特图为起始于原点、终止于实轴上（-4，j0）点的半圆。(3)当时，奈奎斯特图起始于与正虚轴平行的无穷远处，终止于原点。与负实轴交点（-8，j0），此时。(4)当时，奈奎斯特图起始于与正虚轴平行的无穷远处（其无穷远处渐近线与实轴交点为-0.1），终止于原点。与正实轴交点（19.4，j0），此时；与负虚轴交点（0，-1.3j），此时。5.75.85.9（a）（b）（c）（d）（e）（f）第6章6.1（1）稳定（2）不稳定6.2（1）时稳定（2）稳定（3）时稳定（4）不稳定（5）不稳定（6）时稳定6.3（a）不稳定（b）稳定6.46.5（1）当时，其奈奎斯特图如下，过（-1，j0）点。，系统临界稳定(2）当时，其奈奎斯特图如下，与负实轴无交点。，系统稳定（3）当时，其奈奎斯特图如下，过（-1，j0）点。，系统临界稳定(4)当时，其奈奎斯特图如下，过（-1.2，j0）点。，系统不稳定(5)当时，其奈奎斯特图如下，与负实轴无交点。，系统稳定(6)当时，其奈奎斯特图如下，与负实轴无交点。，系统稳定(7)当时，其奈奎斯特图如下，与负实轴无交点，但（-1，j0）点完全被包围。，系统不稳定(8)在MATLAB中取K=1，因为（-1，j0）点完全被包围，系统不稳定6.66.7时，系统稳定6.86.9（1），（2），6.10，6.116.12解题思路：由求得，再代入幅值表达式，令可求得奈奎斯特图与负实轴交点，由求得系统稳定的K取值范围。6.13各个根轨迹如图所示6.14(1)系统有2条根轨迹如图所示（2）系统有2条根轨迹，均在实轴上，如下图。（3）系统有2条根轨迹如图所示6.15(1)系统有3条根轨迹如图所示。当时，闭环系统不稳定(2)系统有2条根轨迹如图所示。无论取何值闭环系统都不稳定(3)系统有3条根轨迹如图所示。无论取何值闭环系统都稳定6.