控制工程基础第三版习题答案-清华大学出版社董景新

++
目录
第一章 (1)
第二章 (4)
第三章 (21)
第四章 (34)
第五章 (41)
第六章 (47)
第七章 (61)
C第一章
1-1
解：（1）B （2） B （3）B （4）A
1-2
解：
优点缺点
开环简单，不存在稳定性问题精度低，不抗干扰
闭环精度高，抗干扰复杂，设计不当易振荡1-3
解：（1）自行车打气如图1-1所示职能方块图，为闭环系统。

图1-1
（2）普通电烙铁的职能方块图如图1-2所示，为开环系统。

图1-2
（3）车玩具的职能方块图如图1-3所示，为开环系统。

图1-3
（4）船自动舵的职能方块图如图1-4所示，为闭环系统。

图1-4
（5）灯自动开关的职能方块图如图1-5所示，为开环系统。

图1-5
1-4
解：系统输入量：被记录的电压信号U2
系统输出量：记录笔的位移L
被控对象：记录笔
1-5
解：（a）：对于图（a）所示的系统，水箱中输出流量和输入流量决定了水箱的水位变化，水位的高低决定了浮球的位置，流量通过杠杆机械对应阀门的开启大小，阀门的大小决定输入流量补偿输出流量，最终水位保持一定值。

其职能方块图如下图所示：
（b）：对于（b）图所示的系统，控制水位的过程与图（a）系统中浮球的位置通过杠杆机构操纵双向触点电开关，两个触点电机正、反转，电机的正、反转对应阀门的开大、开小，系统由于使用了电机，系统的反应加快，其职能方块图如下图所示：
1-6：试画出实验室用恒温箱职能方块图。

解：根据一般实验室用恒温箱的工作原理图，画出其职能方块图如下：
（注：1-5中有部分文学是根据上下文理解的，因为原版中缺失；1-6为类似书中原体，不是原体，请注意！）
第二章
2-1 解：
（1）: )](12[)](1[)](5[)]()4[()(t L t t L t L t t L S F ⋅+⋅++=δδ S S
S S 215215022++=+++= （2）: )
25(25
3)(2++=
s s S F
（3）: 1
1)(2++=-s e S F s
π
（4）: )}(1)6
(1)]6(2cos 4{[)(5t e t t L S F t ⋅+-⋅-
=-π
π
5
1
44512426
226
+++=+++=
--S s Se S s Se s
s π
π
（5）: S
e S e S F s
s 226600)(--+=+++= （6）: )]4
(1)90453cos(6[)(π
-
⋅--=t t L S F
9
636)]4(1)4(3cos 6[2
4
224
+=+=-⋅-=--S Se
S Se t t L S S
π
πππ
（7）: )](18sin 25.0)(18cos [)(66t t e t t e L S F t t ⋅+⋅=--
100
128
8)6(28)6(622222+++=++++++=
S S S S S S
（8）: 9
9)20(52022)(2
6
2++++++=-s e
s s S F s
π
2-2 解：
（1）: )(1)2()3
2
21(
)(321t e e S S L t f t t ⋅+-=+++-=--- （2）: )(12sin 2
1
)(t t t f ⋅=
（3）: )(1)2sin 2
1
2(cos )(t t t e t f t ⋅+=
（4）: )1(1)1
(
)(11
-⋅=-=---t e S e L t f t s
（5）: )(1)22()(2t e e te t f t t t ⋅-+-=---
（6）: )(1215sin 15158))
215()21(215
15158()(22
21t t e S L t f t
⋅=++⋅=-- （7）: )(1)3sin 3
1
3(cos )(t t t t f ⋅+=
2-3 解：
（1） 对原方程取拉氏变换，得：
S
S X x S SX x Sx S X S 1)(8)]0()([6)0()0()(2
=+-+--⋅
• 将初始条件代入，得：
61
)()86(1)(86)(6)(22++=
++=+-+-S S
S X S S S
S X S SX S S X S
4
87247
81)86(1
6)(2
2
+-++=++++=S S S S S S S S S X 取拉氏反变换，得：
t t e e t x 428
74781)(---+=
（2） 当t=0时，将初始条件50)0(=•
x 代入方程，得：
50+100x(0)＝300 则x(0)=2.5
对原方程取拉氏变换，得： sx(s)-x(0)+100x(s)=300/s 将x(0)=2.5代入，得：
S
300
100X(S)2.5-SX(S)=+ 100
5
.03100)S(S 3002.5S X(S)+-=++=
s s
取拉氏反变换，得：
-100t 0.5e -3x (t)=
2-4
解：该曲线表示的函数为：
)0002.0(16)(-⋅=t t u
则其拉氏变换为：
s
e s U s
0002.06)(-=
2-5 解：
)0()0()
(3)
(2)(2)(3
0100==+=+i i x y t x dt
t dx t y dt t dy 将上式拉氏变换，得：
2
33
2)()()()32()()23()(3)(2)(2)(30000++=
+=++=+S S S X S Y S X S S Y S S X S SX S Y S SY i i i i
23
-S 32-S Z p ==∴零点极点
又当 时)(1)(t t x i =
S
S X i 1)(=S S S S X S X S Y S Y i
i 12332)()()()(00⋅++=⋅= 32
12332)()0(23
12332)()(lim lim lim lim 000
000=
⋅++⋅=⋅=∴=⋅++⋅=⋅=∞∴∞→∞→→→S S S S S Y S y S S S S S Y S y s s s s
2-6
解：
（a ）传递函数：
1
321232333211
2
3233321232333
211111H G G G H G G H G G G G H H G G H G G G G H G G H G G G G R C
+++=
⋅++⋅+++⋅
=
（b）传递函数：（ｃ）传递函数：
（ｄ）传递函数：
3
2121212211211H G G H H G G H G H G G G R C
++++= 2-7 解：
通过方块图的变换，系统可等价为下图：
2-8
解：2-9
解：（a）
（b）
（c）（d）（e）
（f）(g)
2-10 解：（a）
（b）（c）
2-11 解：（a）
（b）（c）
（d）2-12
解：（a）
（b）
解：（a）
（b）2-14
2-15 解：（1）
（2）2-16 解：
2-17 解：2-18 解：
2-19 解：2-20 解：
2-21 解：（1）
（2、3、4）缺
2-22 以后缺
第三章3-1解：
3-2 3-3 解：
3-4 解：
3-5
3-6 解：
解：
3-8 解：
解：3-10 3-11 3-12
3-13 解：
3-14解：
3-15 3-16
解：3-18
解：3-20 解：
3-21
3-22 解：
3-23 解：3-24
3-25 解：
3-26、3-27 缺3-28
解：
3-29、3-30 缺3-31
解：
3-32、3-33缺
第四章4-1
解：
4-2
解：
4-4 解：
4-6 解：（a）
(b)
(c)
(d)
(e) 4-7
4-8、4-9 缺4-10
解：
4-11
解：
4-12解：
4-13、4-14、4-15 缺
4-17 缺
4-18
解：
4-19、4-20、4-21 缺
第五章
5-1
5-2、5-3、5-4 缺5-5
5-6 缺
5-7
5-8
5-9、5-10 缺5-11
5-12
5-13 缺5-14
5-15 缺5-16 解：
5-17 缺5-18 解：
5-19 解：
5-20 解：
5-21、5-22、5-23、5-24 缺 5-25 解：
5-26 缺
附题：设单位反馈的开环传递函数为
)
10)(2()
5.0(10)(2
+++=
S S S S K S G 试用乃氏判据确定该系统在K=1和K=10时的稳定性。

第六章6-1
解：
（1）
（2）
（3）（4）
＝0 6-2
解：
（1）。