自动控制理论第4版全套试题及参考答案Word格式文档下载.doc

1、2-12 前向传递函数改变、反馈通道传递函数改变可引起闭环传递函数改变。2-14 （a） . （b） .2-15 框图化简中间结果如图A-2-1所示。图A-2-1 题2-9框图化简中间结果2-16 .2-17 2-18 （a） ;（b） .2-19 由选加原理,可得第三章习题参考答案（缺1张图）3-1 分三种情况讨论（a） 当时（b） 当时（c） 当时3-3 （1）； （3），过阻尼系统，无超调。3-4 .3-7 （1） （2） ，.3-8 （1） ; （2） , .3-10 （1）系统稳定。（2）劳斯阵列第一列符号改变两次，根据劳斯判据，系统有两个极点具有正实部，系统不稳定。（3）劳斯阵列第

2、一列符号改变两次，根据劳斯判据，系统不稳定。（4）系统处于稳定的临界状态，由辅助方程可求得系统的两对共轭虚数极点。须指出，临界稳定的系统在实际中是无法使用的。3-11 （1）K0时,系统稳定。（2）K0时，系统不稳定。（3）0K3时，系统稳定。3-12 系统的特征方程为列写劳斯表，得出系统稳定应满足的条件由此得到和应满足的不等式和条件23459153010063.32.52.282.132.04根据列表数据可绘制为横坐标、为纵坐标的曲线，闭环系统稳定的参数区域为图A-3-3中的阴影部分。图A-3-3 闭环系统稳定的参数区域3-13 根据系统特征方程，列写劳斯表根据劳斯判据可得系统稳定的值范围当

3、时系统有一对共轭虚数极点，此时产生等幅振荡，因此临界增益。根据劳斯表列写时的辅助方程解得系统的一对共轭虚数极点为，系统的无阻尼振荡频率即为。3-14 （1） （2） （3） （4） 3-15 首先求系统的给定误差传递函数误差系数可求得如下（1） ，此时有，于是稳态误差级数为，（2） ，此时有，于是稳态误差级数为（3） ，此时有，于是稳态误差级数为3-16 首先求系统的给定误差传递函数稳态误差级数为3-21 系统在单位斜坡输入下的稳态误差为加入比例微分环节后可见取，可使。3-22 。3-23 按照条件（2）可写出系统的特征方程将上式与比较，可得系统的开环传递函数根据条件（1），可得解得，于是由系

4、统的开环传递函数为3-24 （1）当a = 0时，。（2）不变，要求，求得a = 0.253-25 1. 单位脉冲响应（a） 无零点时 （b）有零点时比较上述两种情况，可见有零点时，单位脉冲响应的振幅较无零点时小，而且产生相移，相移角为。2单位阶跃响应加了的零点之后，超调量和超调时间都小于没有零点的情况。3-26 系统中存在比例-积分环节，当误差信号时，由于积分作用，该环节的输出保持不变，故系统输出继续增长，知道出现时，比例-积分环节的输出才出现减小的趋势。因此，系统的响应必然存在超调现象。3-27 在为常量的情况下，考虑扰动对系统的影响，可将框图重画如下图A-3-2 题3-14系统框图等效变

5、换根据终值定理，可求得为单位阶跃函数时，系统的稳态误差为0，为单位斜坡函数时，系统的稳态误差为。从系统的物理作用上看，因为在反馈回路中有一个积分环节，所以系统对阶跃函数的扰动稳态误差为零。在反馈回路中的积分环节，当输出为常量时，可以在反馈端产生一个与时间成正比的信号以和扰动信号平衡，就使斜坡函数的扰动输入时，系统扰动稳态误差与时间无关。第四章习题参考答案4-14-2（1）分离点（），与虚轴交点（2） 分离点，与虚轴交点4-3（1） 分离点为；从根轨迹图可见，当便有二个闭环极点位于右半平面。所以无论取何值，系统都不稳定。从根轨迹图看，加了零点后，无论取何值，系统都是稳定的。4-7系统特征方程为

6、以为可变参数可写为 分离点为，出射角为。（1） 无局部反馈时，单位速度输入信号作用下的稳态误差为；阻尼比为；调节时间为（2） 时，可见，当加入局部反馈之后，阻尼比变大，调节时间增大，稳态误差加大。（3）当时，系统处于临界阻尼状态。4-9 主根轨迹图的分离点为，和虚轴的交点为，的稳定范围为。4-10 主根轨迹分离点；与虚轴交点，临界值。4-11 分离点；会合点；与虚轴交点；临界稳定值为。（3）分离点当较小时，且在某一范围内时，可取近似式。若较大，取上述近似式误差就大，此时应取近似式。第五章习题参考答案5-1 （1）0.51.01.52.05.010.01.790.7070.370.2240.03

7、90.0095-116.6-135-146.3-153.4-168.7-174.2系统的极坐标图如图A-5-1所示。图A-5-1 题5-1系统（1）极坐标图0.20.810.910.630.4140.3170.1720.0195-15.6-71.6-96.7-108.4-139.4-162.96系统的极坐标图如图A-5-2所示。图A-5-2 题5-1系统（2）极坐标图0.34.552.741.270.0540.0039-105.6-137.6-161-198.4-229.4-253系统的极坐标图如图A-5-3所示。图A-5-3 题5-1系统（3）极坐标图0.250.622.7513.87.86

8、2.520.530.65-195.6-220.6-227.6-251.6-261.6-276.7-288.4系统的极坐标图如图A-5-4所示。图A-5-4 题5-1系统（4）极坐标图5-2 （1） 系统的伯德图如图A-5-5所示。图A-5-5 题5-2系统（1）伯德图系统的伯德图如图A-5-6所示。图A-5-6 题5-2系统（2）伯德图系统的伯德图如图A-5-7所示。图A-5-7 题5-2系统（3）伯德图系统的伯德图如图A-5-8所示。图A-5-8 题5-2系统（4）伯德图5-3 3.017.38.95.33.51.770.670.24-106.89-122.3-135.4-163-184.7

9、6-213.7系统的极坐标图如图A-5-9所示。图A-5-9 题5-3系统极坐标图系统的伯德图如图A-5-10所示。图A-5-10 题5-3系统伯德图相角裕度,增益裕量5-4 （1），此为非最小相位环节，其幅频、相频特性表达式为该环节的伯德图如图A-5-11所示。图A-5-11 题5-4伯德图（2）惯性环节是最小相位的，其幅频、相频特性表达式为该环节的伯德图如图A-5-11点划线所示。由图可见，两个环节具有相同的幅频特性，相频特性有根本区别。5-7 （a） ，系统的相频特性曲线如图A-5-12所示。图A-5-12 题5-7相频特性曲线（b） ，系统的相频特性曲线如图A-5-13所示。图A-5-

10、13 题5-7相频特性曲线（c） ，系统的相频特性曲线如图A-5-14所示。图A-5-14 题5-7相频特性曲线5-8 （a） 闭环系统不稳定。（b） 闭环系统稳定。（c） 闭环系统稳定。（d） 闭环系统稳定。5-9 时，经误差修正后的伯德图如图A-5-15所示。从伯德图可见系统的剪切频率，在剪切频率处系统的相角为由上式，滞后环节在剪切频处最大率可有的相角滞后，即解得。因此使系统稳定的最大值范围为。图A-5-15 题5-9系统伯德图5-10 由知两个转折频率。令，可绘制系统伯德图如图A-5-16所示。图A-5-16 题5-10系统伯德图确定所对应的角频率。由相频特性表达式可得 解出 在图A-5-16中找到，也即对数幅频特性提高，系统将处于稳定的临界状态。因此为闭环系统稳定的临界增益值。5-11 由知；由知