机械控制工程基础第二版课后答案

机械控制工程基础第二版课后答案

【篇一：《控制工程基础》王积伟_第二版_课后习题解

答(完整)】

解：1)工作原理：电压u2反映大门的实际位置，电压u1由开（关）门开关的指令状态决定，两电压之差△u＝u1－u2驱动伺服电动机，进而通过传动装置控制大门的开启。当大门在打开位置，u2＝u上：如合上开门开关，u1＝u上，△u＝0，大门不动作；如合上关门开关，u1＝u下，△u0，大门逐渐关闭，直至完全关闭，使△u＝0。

当大门在关闭位置，u2＝u下：如合上开门开关，u1＝u上，△u0，大门执行开门指令，直至完全打开，使△u＝0；如合上关门开关，

u1＝u下，△u＝0，大门不动作。 2)控制系统方框图

4

解：1)控制系统方框图

2)工作原理：

a)水箱是控制对象，水箱的水位是被控量，水位的给定值h’由浮球

顶杆的长度给定，杠杆平衡时，进水阀位于某一开度，水位保持在

给定值。当有扰动（水的使用流出量和给水压力的波动）时，水位

发生降低（升高），浮球位置也随着降低（升高），通过杠杆机构

是进水阀的开度增大（减小），进入水箱的水流量增加（减小），

水位升高（降低），浮球也随之升高（降低），进水阀开度增大

（减小）量减小，直至达到新的水位平衡。此为连续控制系统。

b) 水箱是控制对象，水箱的水位是被控量，水位的给定值h’由浮球

拉杆的长度给定。杠杆平衡时，进水阀位于某一开度，水位保持在

给定值。当有扰动（水的使用流出量和给水压力的波动）时，水位

发生降低（升高），浮球位置也随着降低（升高），到一定程度后，在浮球拉杆的带动下，电磁阀开关被闭合（断开），进水阀门完全

打开（关闭），开始进水（断水），水位升高（降低），浮球也随

之升高（降低），直至达到给定的水位高度。随后水位进一步发生

升高（降低），到一定程度后，电磁阀又发生一次打开（闭合）。

此系统是离散控制系统。 2-1解：

（c）确定输入输出变量（u1，u2）u1?i1r1?i2r2u2?i2r2u1?u2?

1c

?(i

dt

2

?i1)dt

得到：cr2

du2

?(1?

r2r1

)u2?cr2

du1dt

?

r2r1

u1

一阶微分方程

（e）确定输入输出变量（u1，u2）u1?ir1?ir2? i? u1?u2

r

1c

?idt

消去i得到：(r1?r2)一阶微分方程

du2dt

?

u2c

?r2

du1dt

?

u1c

第二章

2-2

解：

1）确定输入、输出变量f(t)、x2

f(t)?fk1(t)?fb1(t)?fb3(t)?m1fb3?f

?f

?m2

dx2(t)dtdx1dt

22

dx1(t)dt

2

2

2）对各元件列微分方程：

k2b2

fk1?k1x1;fb1?b1fb3?b3

d(x1?x2)

dt

;fk2?k2x2

2

3）拉氏变换：

f(s)?k1x1(s)?b1sx1(s)?b3s[x1(s)?x2(s)]?m1sx1(s)b3s[x1(s)?x2( s)]?k2x2(s)?b2sx2(s)?m2sx2(s)

2

4）消去中间变量：

f(s)?b3sx2(s)?(b1s?k1?b3s?m1s)

2

b3s?k2?b3s?m2s

b3s

2

x2(s)

5）拉氏反变换：

m1m2

dx2dt

44

?(b1m2?b2m1?bsm2?b3m1)

dx2dt

dx2dt

3

3

?(b1b3?b1b2?bsb2?k1m2?m1k2)

dfdt

dx2dt

2

2

?(k1b2?k1b3?k2b1?k2b3)?k1k2x2?b3

2-3 解：

（2）

2s?1

?

1s?2

2e?t?e?2t （4）

19

9s?4e

?4t

?19

11

9s?1

?t

?

11

2

3(s?1)

?t

?e?

13

te

1(s?1)

2

（5）?

2(s?2)

?

2(s?1)

?

?2e?2t?2e?t?te?t （6）

?0.25?2ss?4

2

?

0.5?2?2s?4

2

?

2s?1

?

2.5s

?t

?0.5cos2t?sin2t?2e?2.5

2-5

解：1)d(s)=0,得到极点：0,0,-2,-5

m(s)=0,得到零点：－1，??，??，?? 2) d(s)=0,得到极点：－2，－1，－2 m(s)=0,得到零点：0，0，－1 3) d(s)=0,得到极点：0， ?1?j3