自动控制理论 自考 习题解答第7章设计与校正
自动控制原理 课后习题答案(2020年7月整理).pdf
第1章控制系统概述【课后自测】1-1 试列举几个日常生活中的开环控制和闭环控制系统，说明它们的工作原理并比较开环控制和闭环控制的优缺点。
解：开环控制——半自动、全自动洗衣机的洗衣过程。
工作原理：被控制量为衣服的干净度。
洗衣人先观察衣服的脏污程度，根据自己的经验，设定洗涤、漂洗时间，洗衣机按照设定程序完成洗涤漂洗任务。
系统输出量（即衣服的干净度）的信息没有通过任何装置反馈到输入端，对系统的控制不起作用，因此为开环控制。
闭环控制——卫生间蓄水箱的蓄水量控制系统和空调、冰箱的温度控制系统。
工作原理：以卫生间蓄水箱蓄水量控制为例，系统的被控制量（输出量）为蓄水箱水位（反应蓄水量）。
水位由浮子测量，并通过杠杆作用于供水阀门（即反馈至输入端），控制供水量，形成闭环控制。
当水位达到蓄水量上限高度时，阀门全关（按要求事先设计好杠杆比例），系统处于平衡状态。
一旦用水，水位降低，浮子随之下沉，通过杠杆打开供水阀门，下沉越深，阀门开度越大，供水量越大，直到水位升至蓄水量上限高度，阀门全关，系统再次处于平衡状态。
开环控制和闭环控制的优缺点如下表1-2 自动控制系统通常有哪些环节组成？各个环节分别的作用是什么？解：自动控制系统包括被控对象、给定元件、检测反馈元件、比较元件、放大元件和执行元件。
各个基本单元的功能如下：（1）被控对象—又称受控对象或对象，指在控制过程中受到操纵控制的机器设备或过程。
（2）给定元件—可以设置系统控制指令的装置，可用于给出与期望输出量相对应的系统输入量。
（3）检测反馈元件—测量被控量的实际值并将其转换为与输入信号同类的物理量，再反馈到系统输入端作比较，一般为各类传感器。
（4）比较元件—把测量元件检测的被控量实际值与给定元件给出的给定值进行比较，分析计算并产生反应两者差值的偏差信号。
常用的比较元件有差动放大器、机械差动装置和电桥等。
（5）放大元件—当比较元件产生的偏差信号比较微弱不足以驱动执行元件动作时，可通过放大元件将微弱信号作线性放大。
自动控制原理习题及答案(冯巧玲)
第二章习题及答案2-1 试建立题2-1图所示各系统的微分方程 [其中外力)(t F ，位移)(t x 和电压)(t u r 为输入量；位移)(t y 和电压)(t u c 为输出量；k （弹性系数），f （阻尼系数），R （电阻），C （电容）和m （质量）均为常数]。
解（a ）以平衡状态为基点，对质块m 进行受力分析（不再考虑重力影响），如图解2-1(a)所示。
根据牛顿定理可写出22)()(dtyd m dt dy f t ky t F =-- 整理得)(1)()()(22t F m t y m k dt t dy m f dtt y d =++（b ）如图解2-1(b)所示，取A,B 两点分别进行受力分析。
对A 点有 )()(111dtdydt dx f x x k -=- （1） 对B 点有 y k dtdydt dx f 21)(=- （2） 联立式（1）、（2）可得：dtdx k k k y k k f k k dt dy2112121)(+=++ (c) 应用复数阻抗概念可写出)()(11)(11s U s I csR cs R s U c r ++= （3） 2)()(R s Uc s I =（4） 联立式（3）、（4），可解得：CsR R R R Cs R R s U s U r c 212112)1()()(+++=微分方程为:r r c c u CR dt du u R CR R R dt du 121211+=++ (d) 由图解2-1（d ）可写出[]Css I s I s I R s U c R R r 1)()()()(++= （5） )()(1)(s RI s RI Css I c R c -= （6） []Css I s I R s I s U c R c c 1)()()()(++= （7）联立式（5）、（6）、（7），消去中间变量)(s I C 和)(s I R ，可得：1312)()(222222++++=RCs s C R RCs s C R s U s U r c 微分方程为 r r r c c c u RC dt du CR dt du u R C dt du CR dt du 222222221213++=++ 2-2 试证明题2-2图中所示的力学系统(a)和电路系统(b)是相似系统（即有相同形式的数学模型）。
自动控制理论 自考 习题解答第7章设计与校正
86第七章 设计与校正7—1 解:系统开环传递函数为)12(16.0)5.0(08.0)(+=+=s s Ks s K s G系统型别Ⅰ、开环增益0.16K 。
（1） 由静态指标确定K 值以及开环传递函数的形式：816.0≥=K K v ，取816.0==K K v ，得50=K ，动态校正前开环传递函数为)12(8)(+=s s s G 。
（2） 计算动态校正前的相角裕量：● 计算穿越频率利用幅频特性折线近似计算各频段的幅值公式为由212828lg20)(=⇒=⋅⇒=⋅=c cc cc c L ωωωωωω● 计算相角裕量οοοοοοο50*147690229029018011=<=-=⋅-=⋅--=--γωγtg tg c（3） 计算超前校正网络)1(11)(>++=ββTs Ts s G c 的参数：● 求超前角)(s m Φ：● οοοο4371450*)(=+-=∆+-=Φγγs m⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≥⋅≤=)5.0(28lg 20)5.0(8lg 20)(ωωωωωωL87 ● 计算β：由11sin )(1+-=Φ-ββs m 得29.543sin 143sin 1sin 1sin 1=-+=Φ-Φ+=οοm m β 取超前网络的最大超前角频率m ω为校正后系统的穿越频率cω'（此时产生的校正角度最大），而超前网络在对应最大角频率m ω时的幅值为ββlg 10lg 20= （dB ），所以有0lg 10)(=+'βωc L 存在，由此得： 15.0113)2(025.5lg 1028lg 20='==≈'⇒='>'=+'⋅'cmmc c cc c T ωβωβωωωωω超前校正网络的形式为)1(115.0179.011)(>++=++=ββs s Ts Ts s G c（4） 校验：● 校正后的系统开环传递函数为：115.0179.0)12(811)12(8)()(++⨯+=++⨯+=s s s s Ts Ts s s s G s G c β● 计算校正后的穿越频率：)7.65.0(0279.08lg 20)(≤'≤='⋅''⨯='ccc cc L ωωωωω 16.3='cω● 计算校正后系统的相位裕量：οοοοοοοο50*512668819015.079.029*******=>=-+-='⋅-'⋅+'⋅--=---γωωωγc c c tg tg tg88● 计算校正后的系统超调量：%30%47.27%100)]151sin 1(4.016.0[%100)]1sin 1(4.016.0[%<=⨯-+=⨯-+=ογσ系统经校验后满足设计指标要求。
自动控制原理第七章习题答案
⑷ c(k 2) 5c(k 1) 6c(k) cos k ， c(0) c(1) 0 。 2
解：⑴ c(k 2) 6c(k 1) 8c(k) r(k) ， c(0) c(1) 0 ；
C(z)
1
z z z z ；
(z 2)(z 4) z 1 3(z 1) 2(z 2) 6(z 4)
c(nt) 1 (2 3 2n 4n ) ， n 0 。 6
⑵ c(k 2) 2c(k 1) c(k) r(k) ， c(0) c(1) 0；
C(z)
1 (z 1)2
Tz (z 1)2
； c(nT )
d dz
T zn (z 1)2
z 1
d dz
bc
；
E(z)
(k1ecT
k2ebT
k3eaT )z 2 (k1e(ab)T k2e(ac)T (z eaT )(z ebT )(z ecT )
k3e(bc)T )z
。
7-2 采样周期为 T ，试求下列函数的 Z 变换： ⑴ e(nT ) an ； ⑵ e(t) t 2e3t ；
Z[t f (t)] T z d F(z) 。 dz
证明：由 Z 变换的定义及等值变换进行证明得，
Z[t f (t)] nT f (nT )zn T z
d f (nT )zn T z d
f (nT )zn T z d F(z) 。
n0
n0 d z
1
1
1
；
(b a)(c a)(s a) (a b)(c b)(s b) (a c)(b c)(s c)
自动控制理论习题及答案
已知最小相位系统的开环对数幅频特性)(ωL 和串联校正装置的对数幅频特性)(CωL如图所示：（1） 写出原系统的开环传递函数G(S),并求其相角裕度 ； （2） 写出校正装置的传递函数)(S G ； （3） 画出校正后系统的开环对数幅频特性)(ωL ，并求其相角裕度 。
(ωL如图示系统结构图1，试用结构图化简方法求传递函数)()(s R s C 。
设原控制系统的开环传递函数为10G(S)S(0.5S 1)(0.1S 1)=++，采用传递函数为c 0.23S+1G (S)0.023S 1=+ 的串联校正装置，试：1.画出校正前系统的乃氏曲线（要求有简单步骤），并判断系统的稳定性（说明理由）。
2.绘出校正前、后系统的对数幅频特性图。
3.说明采用的是何种校正方案，该校正方案对系统有何影响。
已知系统方框图如图所示，试计算传递函数)()(11s R s C 、)()(12s R s C 、)()(21s R s C 、)()(22s R s C 。
某控制系统的方框图如图所示，欲保证阻尼比ξ=0.7和响应单位斜坡函数的稳态误差为ss e =0.25,试确定系统参数K 、τ。
典型二阶系统的开环传递函数的标准形式有哪几种，绘出欠阻尼情况下的阶跃响应曲线，标出必要的动态性能指标。
试述非线性系统的特点，并写出饱和特性的输入和输出的关系式。
试述非线性系统的稳定性判据。
描述函数法分析非线性控制系统必须满足什么条件？1）线性部分必须具有较好的低通特性；2）非线性的输出必须是奇函数或半波对称函数，保证直流分量为0；3）非线性部分输出的基波分量最强；4）非线性系统可化成典型的结构形式。
若一非线性二阶系统以坐标原点作为奇点，且该二阶非线性系统线性化后的奇点类型为稳定的焦点、节点鞍点，试绘出该奇点附近的相轨迹。
某系统的特征方程为01616201282)(23456=++++++=S S S S S S S D ,则其大小相等符号相反的虚数极点对为____________、____________。
自动控制理论[刘丁著]课后习题二~八答案解析
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习题22-1.（1）线性，时变，动态（2）非线性，时变，动态 （3）非线性，定常，动态 （4）非线性，定常，静态 （5）非线性，定常，动态 （6）非线性，定常，静态 2-2.（a ）1212)(st e ss s F -+=（b ）211)1(1)(sst e s t s F -+-=（c ）2121)1)(1()(1st e s t s F s t --+= 2-3.1212221332121(1)(),lim(1),lim(3)134324321111()[],2132s s t tc c s s F s c s c s s s s s s s F s f t e e s s →-→---++=+=+==+=++++++∴=+=+++得到：（）（）()()1023(2)()1+cos(t)-5*sin(t)111(3)sin cos 222119(4)()8181(5)()12131(6)()()32412t t t tt t t f t f t e t e tt f t e ef t t e f t t e e -------==--+=-==+=-++(4) syms s FF=ilaplace(1/(s^3+21*s^2+120*s+100))运行结果：F =1/81*exp(-t)-1/9*t*exp(-10*t)-1/81*exp(-10*t) (5) syms s FF=ilaplace((s^2+2*s+3)/(s+1)^3) 运行结果：F =t^2*exp(-t)+exp(-t) (6) F=ilaplace((s+2)/(s*(s+3)*(s+1)^2))运行结果：F = 2/3+1/12*exp(-3*t)-1/2*t*exp(-t)-3/4*exp(-t)2-4.(1) ()1()1()tT x t e r t t -=-= ()(1)t Tx t t T er t-=--=(2) 2()tx t - (3) ()1(1)t x t t e -=-+2-5.（a ）21212=++crU R U R R R R s（b ）1221212+=++crU R R cs R U R R R R cs2-6 （a ）211crU R Cs U R Cs+=-，实际上是一个PI 控制器。
自动控制理论答案(孙扬声版)
T2-1 判断下列方程式所描述的系统的性质：线性或非线性，定常或时变，动态或静态。
（1）()()()t u dt t y d t t y =+22232； （3）()[]21)(t u t y =； （4）())(3)(t u t y =+dtt dy t sin ω； （7）在图T2-1中去掉一个理想二极管后，情况如何？解：先区别几组概念（线性和非线性；定常和时变；动态和静态） 线性系统（即系统变量间的关系）：多项式形式，各项变量的幂指数为1； 非线性系统：多项式形式，各项变量的幂指数不全为1； 定常系统：系统参数与时间无关；时变系统：系统参数与时间有关； 静态系统：输入到输出没有过渡过程； 动态系统：输入到输出有过渡过程。
（笔者认为在判断系统静态或动态的时候，我们可以看多项式里面有没T2-2 已知动态系统对输入信号u(t)的响应，试判断下列三个系统是否为线性的：（1）()⎰+=td u x t y 02)(0)(ττ；（2）()⎰+=td u x t y 0)(03)(ττ；（3）()⎰+--+=tt td u ex e t y 0)(0)(τττ。
解：先分清()0x 和()t u 这两个量：()0x 为状态变量（初始状态或初始条件）；()t u 为输入变量。
零状态线性和零输入线性的判定方法：(I) 当()00=x 时，为零状态，对应的输出称为零状态响应，此时看输出()t y 与输入()t u 的关系是否满足线性，若满足，则为零状态线性；(II) 当()00=t u 时，为零输入，对应的输出称为零输入响应，此时看输出()t y 与初始状态()0x 的关系是否满足线性，若满足，则为零输入线性；T2-3 有一线性动态系统，分别用0≥t 时的输入()()()[],,0,,,321τ∈t t u t u t u 对其进行试验。
它们的初始状态都相同，且(),00≠x 三种试验中所得输出若为()()()。
自动控制理论基础答案
C
G1G3 G1G2 G3 H 1 G1G2 C R ( s) R( s ) 1 G2 H 1 G1G3 G1G2 G3 H 1 G1G2
2）令R(s)=0, 求出CN(s)
R+ +
G1 (s)
G4 (s)
N
G 2(s) H 1(s) G3(s)
+
+
+ +
C
U r (s)
R2
u c u o -
-
图E2.3 题2-3 RLC电路
+
R1 ur
u u co
C
L
+
IR1
IC
IL
R2 uo c u -
-
Ur -
1 R1
IR1
-
IC
1 C1 s
UC
-
1 R Ls IL 2
Uo
U o ( s) R2 G( s) U r ( s) ( R1Cs 1)(Ls R2 ) R1
C(s)
G4 (G1G3 G1G2 G3 H 1 G1G2 ) 1 G2 H 1
N(s)
+ + G1G3 G1G2 G3 H 1 G1G2 1 G2 H 1
C(s)
G4 (G1G3 G1G2 G3 H 1 G1G2 ) 1 G2 H 1
C (s) 1 G2 H1 G4 (G1G3 G1G2 G3 H1 G1G2 ) 则 N ( s) 1 G2 H1 G1G3 G1G2 G3 H1 G1G2 1 G2 H 1 G4 (G1G3 G1G2 G3 H 1 G1G2 ) C N ( s) N ( s) 1 G2 H 1 G1G3 G1G2 G3 H 1 G1G2
《自动控制理论（第3版）》全套参考答案
第一章习题参考答案1-1多速电风扇的转速控制为开环控制。
家用空调器的温度控制为闭环控制。
1-2 设定温度为参考输入，室内温度为输出。
1-3 室温闭环控制系统由温度控制器、电加热装置、温度传感器等组成，其中温度控制器可设定希望达到的室温，作为闭环控制系统的参考输入，温度传感器测得的室温为反馈信号。
温度控制器比较参考输入和反馈信号，根据两者的偏差产生控制信号，作用于电加热装置。
1-4 当实际液面高度下降而低于给定液面高度h r ，产生一个正的偏差信号，控制器的控制作用使调节阀增加开度，使液面高度逼近给定液面高度。
第二章 习题参考答案2-1 （1）()()1453223++++=s s s s s R s C ； （2）()()1223+++=s s s ss R s C ； （3）()()1223+++=-s s s e s R s C s2-2 （1）单位脉冲响应t t e e t g 32121)(--+=；单位阶跃响应t t e e t h 3612132)(----=； (2)单位脉冲响应t e t g t 27sin72)(-=；单位阶跃响应)21.127sin(7221)(2+-=-t e t h t 。
2-3 （1）极点3,1--，零点2-；(2) 极点11j ±-.2-4)2)(1()32(3)()(+++=s s s s R s C . 2-5 (a)()()1121211212212122112+++⋅+=+++=CS R R R R CS R R R R R R CS R R R CS R R s U s U ;(b)()()1)(12221112212121++++=s C R C R C R s C C R R s U s U 2-6 (a)()()RCsRCs s U s U 112+=;(b)()()141112+⋅-=Cs RR R s U s U ; (c)()()⎪⎭⎫⎝⎛+-=141112Cs R R R s U s U . 2-7 设激磁磁通f f i K =φ恒定()()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡++++=Θφφπφm e a a a a m a C C f R s J R f L Js L s C s U s 2602.2-8()()()φφφπφm A m e a a a a m A C K s C C f R i s J R f L i Js iL C K s R s C +⎪⎭⎫⎝⎛++++=26023.2-9 ()2.0084.01019.23-=⨯--d d u i . 2-10 (2-6) 2-11(2-7)2-12 前向传递函数)(s G 改变、反馈通道传递函数)(s H 改变可引起闭环传递函数)()(s R s C 改变。
自动控制理论习题集(含答案)
《自动控制理论》课程习题集一、单选题1.下列不属于自动控制基本方式的是（ B ）。
A．开环控制B．随动控制C．复合控制D．闭环控制2.自动控制系统的（ A ）是系统工作的必要条件。
A．稳定性B．动态特性C．稳态特性D．瞬态特性3.在（ D ）的情况下应尽量采用开环控制系统。
A. 系统的扰动量影响不大B. 系统的扰动量大且无法预计C. 闭环系统不稳定D. 系统的扰动量可以预计并能进行补偿4.系统的其传递函数（ B ）。
A. 与输入信号有关B. 只取决于系统结构和元件的参数C. 闭环系统不稳定D. 系统的扰动量可以预计并能进行补偿5.建立在传递函数概念基础上的是（ C ）。
A. 经典理论B. 控制理论C. 经典控制理论D. 现代控制理论6.构成振荡环节的必要条件是当（ C ）时。
A. ζ=1B. ζ=0C. 0<ζ<1D. 0≤ζ≤17.当（ B ）时，输出C(t)等幅自由振荡，称为无阻尼振荡。
A. ζ=1B. ζ=0C. 0<ζ<1D. 0≤ζ≤18.若二阶系统的阶跃响应曲线无超调达到稳态值，则两个极点位于位于（ D ）。
A. 虚轴正半轴B. 实正半轴C. 虚轴负半轴D. 实轴负半轴9.线性系统稳定的充分必要条件是闭环系统特征方程的所有根都具有（ B ）。
A. 实部为正B. 实部为负C. 虚部为正D. 虚部为负10.下列说法正确的是：系统的开环增益（ B ）。
A. 越大系统的动态特性越好B. 越大系统的稳态特性越好C. 越大系统的阻尼越小D. 越小系统的稳态特性越好11.根轨迹是指开环系统某个参数由0变化到∞，（ D ）在s平面上移动的轨迹。
A. 开环零点B. 开环极点C. 闭环零点D. 闭环极点12.闭环极点若为实数，则位于[s]平面实轴；若为复数，则共轭出现。
所以根轨迹（ A ）。
A. 对称于实轴B. 对称于虚轴C. 位于左半[s]平面D. 位于右半[s]平面13.系统的开环传递函数)4)(2()3)(1()(*0++++=sssssKsG，则全根轨迹的分支数是（ C ）。
自动控制原理课后习题与答案
目录1自动控制系统的基本概念1.1内容提要1.2习题与解答2自动控制系统的数学模型2.1内容提要2.2习题与解答3自动控制系统的时域分析3.1内容提要3.2习颗与他答4根轨迹法4.1内容提要4.2习题与解答5频率法5.1内容提要5.2习题与解答6控制系统的校正及综合6.1内容提要6.2习题与解答7非线性系统分析7.1内容提要7.2习题与解答8线性离散系统的理论基础8.1内容提要8.2习题与解答9状态空间法9.1内容提要9.2习题与解答附录拉普拉斯变换参考文献1自动控制系统的基本概念1. 1内容提要基本术语：反馈量，扰动量，输人量，输出量，被控对象；基本结构：开环，闭环，复合；基本类型：线性和非线性，连续和离散，程序控制与随动；基本要求：暂态，稳态，稳定性。
本章要解决的问题，是在自动控制系统的基本概念基础上，能够针对一个实际的控制系统，找出其被控对象、输人量、输出量，并分析其结构、类型和工作原理。
1.2习题与解答题1-1图P1-1所示，为一直流发电机电压白动控制系统示意图。
图中，1为发电机；2为减速器；3为执行电机；4为比例放大器；5为可调电位器。
(1)该系统有哪些环节组成，各起什么作用” (2)绘出系统的框图，说明当 负载电流变化时，系统如何保持发 电机的电压恒定 (3)该系统是有差系统还是无 差系统。
(4)系统中有哪些可能的扰动， 答(1)该系统由给定环节、比较环节、中间环节、执行结构、检测环节、 发电机等环节组成。
给定环节:电压源0U 。
用来设定直流发电机电压的给定值。
比较环节:本系统所实现的被控量与给定量进行比较，是通过给定电 压与反馈电压反极性相接加到比例放大器上实现的中间环节:比例放大器。
它的作用是将偏差信号放大，使其足以带动 执行机构工作。
该环节又称为放大环节执行机构:该环节由执行电机、减速器和可调电位器构成。
该环节的 作用是通过改变发电机励磁回路的电阻值，改变发电机的磁场，调节发 电机的输出电压被控对象:发电机。
自动控制原理第7章习题及答案
习题7-1下面的微分方程代表了线性定常系统，请写出它们对应的状态空间表达（a ）)(5)()(4)(22t r t c dtt dc dt t c d =++（b ）)()()()(4)(5)(02233t r d c t c dtt dc dt t c d dt t c d t =++++⎰ττ （c ）dtt dr t r t c dt t c d dt t c d )(4)()()(2)(2233+=++ 7-2 已知线性定常系统的状态方程为：Ax x =.，其中（1）⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=2010A (2) ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=0110A (3)⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=010100010A 试求系统统的状态转移矩阵At e答案：（1）⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=--tt Ate e e2205.05.01 （2）⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=t t t t e Atcos sin sin cos （3）⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+--+-+-=------)(5.0)(5.00)(5.0)(5.001)(5.0)(5.01t t t t t t t t t t t t Ate e e e e e e e e e e e e 7-3 已知系统的状态方程为：u x x ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=103210.，初始条件为⎥⎦⎤⎢⎣⎡=10)0(x ，试求单位阶跃收入时系统的时间响应x(t)答案：（1）求状态转移矩阵 先求出预解矩阵⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+++-+++-+-+++-++=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡++++-+++++=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-=---)2(2)1(1)2(2)1(2)2(1)1(1)2(1)1(2)2)(1()2)(1(2)2)(1(1)2)(1()3(321)(11s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s A sI对上式进行拉式反变换，即可定出：⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-+---=--------t t t t t t t t At2222e 2e e 2e 2e e e e 2e（2）求系统的时间响应()0022()2()()2()22()2()()2()022()e e ()d 002e e e e 2e e e e d 112e 2e e 2e 2e 2e e 2e 0.50.5tAt A t t t t t t t t t t t t t t t t t t t tx t x Bu e e ττττττττττττ---------------------------=+⎡⎤⎡⎤----⎡⎤⎡⎤=+⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-+-+-+-+⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎡⎤-=⎢⎥⎣⎦⎰⎰7-4 已知矩阵：（1）⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=t t t t t sin cos 0cos sin 0001)(ϕ （2）⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+=-t t t t t t t e e e e e e e t 222222)(ϕ 试问：它们可能是某个系统的状态转移矩阵吗？为什么？答案：I =)0(ϕ时才是状态转移矩阵，所以上述两个矩阵均不是某个系统的状态转移矩阵。
自动控制原理第7章习题解——邵世凡
自动控制原理第7章习题解7-1 求下列采样的离散信号x *(t )及离散拉斯变换X *(s ) ① ()t te t x α-=； ② ()t e t x t ωαsin -=； ③()t t t x ωcos 2=； ④ ()t te t x 4-=； 解：① ()t te t x α-=()()[][]()211111011111--------+∞=----+∞=---=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-====∑∑z e z Te z e dz d Tz z e dz d Tz ztekT x Z z X T T T k k kT k kkTααααα ② ()t e t x t ωαsin -=()()[][][]()()()()211cos 1sin sin sin ---∞+=-∞+=--+-====∑∑z e zekT z e kT zekT zkT ekT x Z z X kTkTkT k kkTk kkTαααααωωωω③()t t t x ωcos 2=()()[]()[]()()()()⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--=⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡====-------∞+=-----+∞=---+∞=-∑∑∑211111101111112cos 21cos 1cos cos cos z z kT z kT dz d Tz dz d Tz z kT dz d Tz dz d TzzkT kT dz dTzzkT kT kT x Z z X k k k kk kωωωωω ④ ()ttet x 4-=()()[][][]()21414141104114111-----+∞=----+∞=---=⎪⎭⎫ ⎝⎛-====∑∑z e z Te z e dz d Tz z e dz d Tz zkTekT x Z z X T T T k k kT k kkT7-2求下列函数的Z 变换。
①()kTe kT x α--=1； ②()kT ekT x kTωαcos -=；③()tet t x 52--=； ④()t t t x ωsin =；⑤()()a s s k s G +=； ⑥()()()211++=s s s s G⑦()211s s s e s G Ts +-=-；⑧()()15+=-s s e s G Ts解：① ()kTe kT x α--=1根据z 变换定义有：()()[][]11011111---+∞=--+∞=-+∞=-----=-=-==∑∑∑ze z z e zzekT x Z z X T k k kT k kk kkTααα ② ()kT e kT x kT ωαcos -= 根据欧拉公式有：()()kT j kT kTj kT kTj kT j kTkTe e e e ekT ekT x ωαωαωωααω--+----+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+==212cos 然后，再根据z 变换定义得：()()[]()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+==∑∑∑+∞=---+∞=-+-+∞=---+-0002121k k kT j kT k k kT j kT k k kTj kT kT j kT z e z e z e e kT x Z z X ωαωαωαωα()()()21111cos 1cos 1111121-------+-+--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡---=ze z e kT z e kT z e z e kT kT kT T j T T j T αααωαωαωω或者()()[][][]()()[]()()()2111cos 1cos 1cos cos ----∞+=-∞+=--+--====∑∑z e z e kT z e ze kT zekT zkT ekT x Z z X kTkTkTkTk kkTk kkTααααααωωωω③ ()t e t t x 52--= 根据z 变换定义有：()()[]()[]()()()15311220502521111-----∞+=--∞+=-∞+=-----+=-=-==∑∑∑z e z z z T z ezkT zekT kT x Z z X T k kkT k kk kkT其中，根据z 变换的性质有()()()⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡==∑∑∑+∞=-----+∞=---+∞=-011110112k k k k k kz kT u dz d Tz dz d Tz z kT dz d Tz zkT ()()()()411121121111111111121111---------------⋅-+-=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-=z Tz z z T Tz z Tz dz d Tz z dz d Tz dzdTz ()()()()()()()()()311124111141214121211111111112221-----------------+=--+=--=--++-=z z z T z z z T Tz z z T Tzz z z z z T Tz④ ()t t t x ωsin = 根据z 变换的性质有()()[][][]⎥⎦⎤⎢⎣⎡-====∑∑∑+∞=----+∞=---+∞=-0110112sin sin k k kT j kT j k k k kz j e e dz d Tz z kT dz d Tz zkT kT kT x Z z X ωωωω()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--+--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛---=-------------1111111111111121111121z e z e z e z e j dz d Tz z e ze j dz d TzT j T j T j T j T j T j ωωωωωω()()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⋅-⋅=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++--=------------1cos 2sin 1211211112111z T z z T dz d Tz z e e z z e e j dz d TzT j T j T j T j ωωωωωω ()()[]()21211121121111cos 2cos 221cos 2sin 1cos 2sin +⋅---+⋅-⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⋅-⋅=------------z T z T z z z T z T Tz z T z z T dz d Tzωωωωωω()()212111cos 21sin +⋅-⋅-⋅=----z T z z z T T ωω ⑤()()a s s ks G +=；方法是,首先将分式分解为部分分式,然后再利用留数方法确定其待定系数，最后通过查表可得Z 变换式。
自动控制原理考试题第七章习题与答案
第七章 非线性控制系统分析练习题及答案7-1 设一阶非线性系统的微分方程为3x x x+-= 试确定系统有几个平衡状态，分析平衡状态的稳定性，并画出系统的相轨迹。
解 令 x=0 得 -+=-=-+=x x x x x x x 321110()()()系统平衡状态x e =-+011,,其中：0=e x ：稳定的平衡状态；1,1+-=e x ：不稳定平衡状态。
计算列表，画出相轨迹如图解7-1所示。
可见：当x ()01<时，系统最终收敛到稳定的平衡状态；当x ()01>时，系统发散；1)0(-<x 时，x t ()→-∞; 1)0(>x 时，x t ()→∞。
注：系统为一阶，故其相轨迹只有一条，不可能在整个 ~xx 平面上任意分布。
7-2 试确定下列方程的奇点及其类型，并用等倾斜线法绘制相平面图。
(1)x x x ++=0 (2) ⎩⎨⎧+=+=2122112x x xx x x解 （1） 系统方程为x -2 -1 -13 0 13 1 2x-6 0 0.385 0 -0.385 0 6x 11 2 0 1 02 11图解7-1 系统相轨迹⎩⎨⎧<=-+I I >=++I )0(0:)0(0:x x x x x x x x令0x x ==，得平衡点：0e x =。
系统特征方程及特征根：21,221,21:10,()2:10, 1.618,0.618()s s s s s s I II ⎧++==-±⎪⎨⎪+-==-+⎩稳定的焦点鞍点(, ) , , x f x x x x dxdxxx x dx dx x x x x x==--=--==--=-+=ααβ111⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧<-=>--=)0(11:II )0(11:I x x βαβα计算列表用等倾斜线法绘制系统相平面图如图解7-2（a ）所示。
图解7-2（a ）系统相平面图（2） xx x 112=+ ① 2122x x x+= ② 由式①： x xx 211=- ③ 式③代入②： ( )( )x xx x x 111112-=+- 即 x x x 11120--= ④ 令 x x110== 得平衡点： x e =0 由式④得特征方程及特征根为 ⎩⎨⎧-==--414.0414.20122,12λs s （鞍点） 画相轨迹，由④式x xdxdx x x x 1111112===+α xx 112=-α 计算列表用等倾斜线法绘制系统相平面图如图解7-2（b ）所示。
自动控制原理作业第七章参考答案【可编辑】
7.1 求下列矩阵的若尔当型及其变换矩阵（1）010001341⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥---⎣⎦解：矩阵的特征值为：1230.78,0.11 1.95,0.11 1.95i i λλλ=-=-+=--，因此可化为对角线规范型：0.780.11 1.950.11 1.95ii -⎡⎤⎢⎥-+⎢⎥⎢⎥--⎣⎦变换矩阵为：1232221231111110.780.11 1.950.11 1.950.61-3.8 - 0.42i -3.8 + 0.42i P i i λλλλλλ⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥==--+--⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦（2）540430461⎡⎤⎢⎥--⎢⎥⎢⎥-⎣⎦解：矩阵的特征值为：1231λλλ===，()2rank I A -=，表明1λ=的几何重数为3-()rank I A -=1，即该特征值对应一个若尔当块。
所以该矩阵的若尔当型为：11111⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦，变换矩阵0410404040P ⎡⎤⎢⎥=-⎢⎥⎢⎥--⎣⎦（3）421043521⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦解：矩阵的特征值为：1232, 2.21, 6.79λλλ=-==，因此可化为对角线规范型：2 2.21 6.79-⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦，变换矩阵为00.40.610.410.370.780.810.350.46P ⎡⎤⎢⎥=-⎢⎥⎢⎥--⎣⎦（4）010001340⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦解：矩阵的特征值为：1232.3,1, 1.3λλλ==-=-，因此可化为对角线规范型：2.31 1.3⎡⎤⎢⎥-⎢⎥⎢⎥-⎣⎦，变换矩阵为30.1 2.130.25 2.7530.583.58P -⎡⎤⎢⎥=-⎢⎥⎢⎥-⎣⎦7.2已知系统状态方程，求状态变换阵P ，使系统变为对角线型（假设系统的特征值为123,,λλλ）（1）012010001x x a a a ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥---⎣⎦解：123222123111P λλλλλλ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦（2）123100100a x a x a -⎡⎤⎢⎥=-⎢⎥⎢⎥-⎣⎦解：系统的特征方程为：32123det()00I A a a a λλλλ-=⇒+++= 设变换矩阵123[,,],i i i i P v v v v Av v λ==满足设123[,,]Ti i i i v v v v =，则有：11212132313(1)(2)(3)i i i i i i i i i i i a v v v a v v v a v v λλλ-+=⎧⎪-+=⎨⎪-=⎩ 由（1）得211()(4)i i i v a v λ=+由（2）（4）得23121()(5)i i i i v a a v λλ=++ 代入（3）得321123()0i v a a a λλλ+++=所以1i v 是任意常数，取为1，则21i i v a λ=+，2312i i i v a a λλ=++所以112131222111221223132111P a a a a a a a a a λλλλλλλλλ⎡⎤⎢⎥=+++⎢⎥⎢⎥++++++⎣⎦7.3证明：对于具有互相不同特征值12,,,n λλλ 的矩阵1211000010000010000n n a a A a a --⎡⎤⎢⎥-⎢⎥⎢⎥=⎢⎥-⎢⎥⎢⎥-⎣⎦能将其变换为对角矩阵形式的变换矩阵为：11122111212121211111111n n n n n n n n n n n a a P a a a a a a a a λλλλλλλλλλ------⎡⎤⎢⎥++⎢⎥⎢⎥=++++⎢⎥⎢⎥⎢⎥++++++⎣⎦证明：系统的特征方程为：111det()00nn n n I A a a a λλλλ---=⇒++++=设变换矩阵12[,,,],n i i i i P v v v v Av v λ== 满足设12[,,,]Ti i i in v v v v = ，则有：21111212213231211211111111()()()(1)0(2)i i i i i i i i i i i i i i i n n n i in i in ini i n i n i i in i in n i v a v a v v v a v v v v a a v a v v v v a a v a v v v a v λλλλλλλλλλ-----=+⎧-+=⎧⎪⎪-+==++⎪⎪⎪⎪⇒⎨⎨⎪⎪-+==+++⎪⎪-=⎪⎪+=⎩⎩将（1）代入（2）得11110n n i i n i n i a a a v λλλ--++++= 对比系统特征方程可知11i v =满足。
自动控制理论课后题答案及试题
自动控制理论课后题答案及试题一、填空题1. 自动控制系统的被控对象是指系统的____________，它是系统进行控制的对象。
答案：输入输出对象2. 开环控制系统是指系统的输出____________系统的输入。
答案：不直接3. 闭环控制系统又称为________控制系统。
答案：反馈4. 系统的稳定性是指系统在受到____________后，能否迅速恢复到原来的稳定状态。
答案：干扰5. 系统的稳态是指系统在长时间运行后，其____________和____________趋于稳定。
答案：输出，输入6. 系统的动态性能是指系统在受到____________时，系统输出信号的变化情况。
答案：输入7. 系统的性能指标主要包括：稳态性能、动态性能和____________性能。
答案：鲁棒性8. 常用的数学工具主要有：微分方程、____________和____________。
答案：差分方程，传递函数9. 拉普拉斯变换是一种________变换，它将时域信号变换为________域信号。
答案：线性，复10. 控制系统的性能可以通过____________、____________和____________等指标来衡量。
答案：稳态误差，上升时间，调整时间二、选择题1. 下列哪种系统是闭环控制系统？（）A. 开环控制系统B. 闭环控制系统C. 半开环控制系统D. 半闭环控制系统答案：B2. 下列哪种方法可以提高系统的稳定性？（）A. 增加系统的开环增益B. 减小系统的反馈增益C. 增加系统的相位裕度D. 减小系统的截止频率答案：C3. 下列哪种情况会导致系统产生稳态误差？（）A. 系统的输入为常数B. 系统的输入为正弦信号C. 系统的反馈环节存在纯滞后D. 系统的开环增益为无穷大答案：C三、简答题1. 请简述自动控制系统的稳定性、动态性能和稳态性能的概念及它们之间的关系。
答案：稳定性是指系统在受到干扰后，能否迅速恢复到原来的稳定状态；动态性能是指系统在受到输入信号时，系统输出信号的变化情况；稳态性能是指系统在长时间运行后，其输出和输入趋于稳定。
《自动控制原理》B试卷及参考答案07
一、填空（10分）1．为了减小稳态误差，可------------前向通道积分环节个数或----------开环增益。
2．闭环零点是由前向通道的-------------和反馈通道的----------------构成。
3．按给定值的变化规律不同，系统可划分为--------------系统、---------------系统、-------------系统三种。
4．根据校正装置与被控对象的联接方式划分，有-----------校正和------------校正；根据校正装置的构成元件划分，有---------------校正和----------------校正；根据校正装置的特性划分，有--------------校正和---------------校正。
5．传递函数与系统的结构参数-------------------，与输入量的形式和大小------------------。
6．减小阻尼比使二阶系统单位斜坡响应的稳态误差------------------，使超调量--------------。
7．控制系统的稳态误差与结构参数------------------关，与外作用-------------------关。
8．偶极子是指一对靠得很近的------------环零极点。
二、（8分）某校正装置的电路如图1所示，试计算此电路的传递函数，并判断其是超前校正装置还是滞后校正装置。
三、（10分）激光打印机利用激光束为计算机实现快速打印。
通常我们用控制输入)(t r 来对激光束进行定位，因此会有)(50060)100(5)(2s R s s s s Y +++=，其中，输入)(t r 代表了激光束的期望位置。
（1）若)(t r 是单位阶跃输入，试计算输出)(t y ； （2）求)(t y 的终值。
四、（10分）系统的特征方程分别为：0108744423456=+--+-+s s s s s s判断系统的稳定性，给出系统闭环特征根在s 平面的分布情况。
广西大学自动控制原理习题答案(本科)第7章
习题参考答案7-1 求如下信号的频谱|()|F i ω。
（1）1)(=t f（2）t e t f -=)( （3）t t f cos )(= （4）t t f =)( （5）t te t f -=)(（6）t t t f cos )(=解：控制系统中的信号都是指0<t 时0)(=t f 函数。
以下信号不考虑频谱中的奇异信号。
（1）|1||)(|ωω=i F（2）211|11||)(|ωωω+=+=i i F （3）|1||)(|2ωωω-=i F（4）21|)(|ωω=i F（5）2)1(1|)(|ωω+=i F（6）222)1(1|)(|ωωω-+=i F7-2 对题7-1的信号进行采样，采样频率为T =0.1秒， （1）求采样信号的频谱*|()|F i ω。
（2）求采样信号的z 变换。
解：（1）1)(=t f∑∞=-=0*)1.0()(n n t t f δωωωωωω1.0cos 2211.0sin 1.0cos 1111)(1.001.0*-=+-=-==-∞=-∑i e e i F i n n i111)(1-=-=-z zz z F（2）t e t f -=)(∑∞=--=01.0*)1.0()(n n n t e t f δωωωωωω1.0cos 2111.0sin 1.0cos 1111)(1.02.01.01.01.01.001.01.0*------∞=---+=+-=-==∑e e ieee e i F i n n i n1.011.011)(----=-=ez zz e z F （3）t t f cos )(=∑∑∞=-∞=-+=-=01.01.00*)1.0()(21)1.0()1.0(cos )(n n i n i n n t e e n t n t f δδ*0.1(1)0.1(1)0.1(1)0.1(1)0.1(1)0.1(1)0.1(1)0.1(1)0.20.10.10.21()21112111221122cos1(note :cos10.54)212cos110.54c i n i nn n i i i i i i i i i i F i ee e e e e e e e e e e ωωωωωωωωωωωωω∞∞-+--==-+---+---+------=+=+----=--+-==-+-=∑∑os0.10.54sin 0.11 1.08cos0.1cos0.2(1.08sin 0.1sin 0.2)i i ωωωωωω+-+++=108.154.008.1154.01)(22211+--=+--=---z z zz z z z z F （4）t t f =)(∑∞=-=0*)1.0(1.0)(n n t n t f δωωωωωωω1.0cos 202011.0sin 1.0cos 11.01|1.0|1.0)(221.01.001.0*-=+-=-==--∞=-∑i ee nei F i i n n i2211)1(1.0)1(1.0)(-=-=--z zz z z F （5）t te t f -=)(∑∞=--=01.0*)1.0(1.0)(n n n t ne t f δ，ωωωωωωω1.0cos 20101011.0sin 1.0cos 11.01|1.0|1.0)(1.02.021.01.021.01.01.01.001.01.0*--------∞=---+=+-=-==∑e e ie ee e nei F i i n n i n21.01.0211.011.0)(1.0)1(1.0)(-------=-=e z ze z e z e z F 7-3 已知连续信号的拉普拉斯变换如下，对信号进行频率为T =0.1秒采样后，求采样信号的z 变换。
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86第七章 设计与校正7—1 解:系统开环传递函数为)12(16.0)5.0(08.0)(+=+=s s Ks s K s G系统型别Ⅰ、开环增益0.16K 。
（1） 由静态指标确定K 值以及开环传递函数的形式：816.0≥=K K v ，取816.0==K K v ，得50=K ，动态校正前开环传递函数为)12(8)(+=s s s G 。
（2） 计算动态校正前的相角裕量：● 计算穿越频率利用幅频特性折线近似计算各频段的幅值公式为由212828lg20)(=⇒=⋅⇒=⋅=c cc cc c L ωωωωωω● 计算相角裕量οοοοοοο50*147690229029018011=<=-=⋅-=⋅--=--γωγtg tg c（3） 计算超前校正网络)1(11)(>++=ββTs Ts s G c 的参数：● 求超前角)(s m Φ：● οοοο4371450*)(=+-=∆+-=Φγγs m⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≥⋅≤=)5.0(28lg 20)5.0(8lg 20)(ωωωωωωL87 ● 计算β：由11sin )(1+-=Φ-ββs m 得29.543sin 143sin 1sin 1sin 1=-+=Φ-Φ+=οοm m β 取超前网络的最大超前角频率m ω为校正后系统的穿越频率cω'（此时产生的校正角度最大），而超前网络在对应最大角频率m ω时的幅值为ββlg 10lg 20= （dB ），所以有0lg 10)(=+'βωc L 存在，由此得： 15.0113)2(025.5lg 1028lg 20='==≈'⇒='>'=+'⋅'cmmc c cc c T ωβωβωωωωω超前校正网络的形式为)1(115.0179.011)(>++=++=ββs s Ts Ts s G c（4） 校验：● 校正后的系统开环传递函数为：115.0179.0)12(811)12(8)()(++⨯+=++⨯+=s s s s Ts Ts s s s G s G c β● 计算校正后的穿越频率：)7.65.0(0279.08lg 20)(≤'≤='⋅''⨯='ccc cc L ωωωωω 16.3='cω● 计算校正后系统的相位裕量：οοοοοοοο50*512668819015.079.029*******=>=-+-='⋅-'⋅+'⋅--=---γωωωγc c c tg tg tg88● 计算校正后的系统超调量：%30%47.27%100)]151sin 1(4.016.0[%100)]1sin 1(4.016.0[%<=⨯-+=⨯-+=ογσ系统经校验后满足设计指标要求。
7—2 解:系统开环传递函数为)12(16.0)5.0(08.0)(+=+=s s Ks s K s G系统型别Ⅰ、开环增益0.16K 。
（1）由静态指标确定K 值以及开环传递函数的形式：416.0≥=K K v ，取416.0==K K v ，得25=K ，动态校正前开环传递函数为)12(4)(+=s s s G 。
（2） 计算动态校正前的相角裕量：● 计算穿越频率利用幅频特性折线近似计算各频段的幅值公式为由 41.1124024lg 20)(=⇒=⋅⇒=⋅=c cc cc c L ωωωωωω● 计算相角裕量οοοοοοο50*5.196.709041.19029018011=<=-=-=⋅--=--γωγtg tg c（3） 计算滞后校正网络)1(11)(>++=ββTs Ts s G c 的参数：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≥⋅≤=)5.0(24lg 20)5.0(4lg 20)(ωωωωωωL89 ● 根据校正前的系统相位条件计算校正后系统穿越频率的取值29.029*******)(1201050180*180)(11≈'⇒'--=-'--='-=++-=∆++-='--ccc CCtg tg ωωωωθγωθοοοοοοοο● 计算β79.1329.04lg 204lg 20)(0lg 20)(=⇒=⇒='='=-'βββωωβωcccL L● 计算T为使校正网络的滞后特性对校正后系统的相位影响足够的小，故取校正网络的一阶微分环节的转折频率为48.3429.0101011==⇒'=T T c ω滞后校正网络的传递函数为152.475148.3411)(++=++=s s Ts Ts s G c β（4） 校验● 校正后的系统开环传递函数为：148.475148.34)12(411)12(4)()(++⨯+=++⋅+=s s s s Ts Ts s s s G s G c β● 计算校正后的穿越频率：由校正后系统的幅值计算公式⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧>⨯⨯⨯<<⨯⨯<<⨯<=')5.0(252.47548.344lg 20)5.0029.0(52.47548.344lg 20)029.0002.0(52.4754lg 20)002.0(4lg 20)(ωωωωωωωωωωωωωωωcL得：9029.0)5.0029.0(052.47548.344lg 20)(='<'<='⨯''⨯='cccc cc L ωωωωωω● 计算校正后系统的相位裕量：οοοο50*6.5429.0229.052.47529.048.3490180111=>=⨯-⨯-⨯+-=---γγtg tg tg● 计算校正后的系统超调量：%30%07.25%100)]16.54sin 1(4.016.0[%100)]1sin 1(4.016.0[%<=⨯-+=⨯-+=ογσ系统经校验后满足设计指标要求。
7—3 [解]系统开环传递函数为)12.0)(1()(++=s s s Ks G系统型别Ⅰ、开环增益K 。
（1）由静态指标确定K 值以及开环传递函数的形式：8≥=K K v ，取8==K K v 。
动态校正前开环传递函数为)12.0)(1(8)(++=s s s s G 。
（5） 计算动态校正前的相角裕量：● 计算穿越频率利用幅频特性折线近似计算各频段的幅值公式为由⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧≥⋅⋅≤≤⋅≤=)5(2.08lg 20)51(8lg 20)1(8lg 20)(ωωωωωωωωωωL91 83.21808lg20)(=⇒=⋅⇒=⋅=c cc c c c L ωωωωωω● 计算相角裕量οοοο05.1083.22.083.2902.0901801111-=⨯--=⋅---=----tg tg tg tg cc ωωγ系统不稳定。
（6） 计算滞后校正网络)1(11)(>++=ββTs Ts s G c 的参数：● 根据校正前的系统相位条件计算校正后系统穿越频率的取值c cc c CCtg tg tg tg ωωωωωθγωθ'-'--=-'-'--='-=++-=∆++-='----2.0901302.090)(1301040180*180)(1111οοοοοοοο65.0402.012.02.04011='⇒='⨯'-'+'⇒'+'=--c c c c c c ctg tg tg ωωωωωωωοο ● 计算β31.1265.08lg 208lg 20)(0lg 20)(=⇒=⇒='='=-'βββωωβωcccL L● 计算T为使校正网络的滞后特性对校正后系统的相位影响足够的小，故取校正网络的一阶微分环节的转折频率为39.1565.0101011==⇒'=T T c ω滞后校正网络的传递函数为145.189139.1511)(++=++=s s Ts Ts s G c β（7） 校验● 校正后的系统开环传递函数为：92145.189139.15)12.0)(1(811)12.0)(1(8)()(++⨯++=++⋅++=s s s s s Ts Ts s s s s G s G c β● 计算校正后的穿越频率：由校正后系统的幅值计算公式⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧≥⨯⨯⨯≤≤⨯⨯⨯≤≤⨯⨯⨯<≤⨯⨯≤≤⨯≤=')5(45.18939.154lg20)51(45.18939.154lg 20)165.0(45.18939.154lg 20)65.0065.0(45.18939.158lg 20)065.0005.0(45.1898lg 20)005.0(8lg 20)(ωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωcL得：65.0)65.0065.0(045.18939.158lg 20)(='<'<='⨯''⨯='ccc ccc L ωωωωωω● 计算校正后系统的相位裕量：οοοοοοοοο40*32.4454.8941.702.3329.849065.02.065.065.045.18965.039.159********γγ>=---+=⨯--⨯-⨯+-=----tg tg tg tg系统经校验后满足设计指标要求。
（2）系统校正后的穿越频率小于校正前的穿越频率。
系统的稳定程度增加，但调节时间变长。
串联滞后校正装置是通过减小穿越频率，利用被控对象原有的低频特性来改善系统的稳定性的。
93 7—4 解:（1） 绘制)5.0)(2.0)(1.0()(+++=s s s ks G 开的根轨迹：根轨迹如图所示。
显然根轨迹过ζ=0.5等超调线，所以该系统只需进行静态校正以满足对静态指标的要求。
题7-4图（2） 计算满足动态指标要求的主导极点位置以及根轨迹增益的取值系统特征方程为：0)01.0(17.08.023=++++k s s s （1）由5.0=ζ得满足动态性能指标的主导极点位置为σσ32,1j s ±-=，则根据希望主导极点的位置得系统希望特征方程为：)2(04)2(2)2(0)](3)[(22322=+++++=+++σσσσσσa s a s a s a s s由（1）、（2）得待定参数的计算方程为：⎪⎩⎪⎨⎧===⇒⎪⎩⎪⎨⎧+==+=+58.0018.011.001.0417.0)2(28.0)2(2a k k a a a σσσσσ 主导极点的位置为19.011.02,1j s ±-=，根轨迹增益的取值k=0.018。