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自动控制原理及其应用 黄坚 课后答案.pdf

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(a)(a)(a)(a) 第二章习题课     (2-1)(2-1)(2-1)(2-1) 第二章习题课 第二章习题课 第二章习题课 khdaw.com uuuuiiii-u-u-u-uoooo RRRR1111 =C=C=C=C 2-12-12-12-1 试建立图所示电路的动态微分方程 试建立图所示电路的动态微分方程 试建立图所示电路的动态微分方程 试建立图所示电路的动态微分方程 解:解:解:解: 输入输入输入输入uuuuiiii 输出输出输出输出uuuuoooo uuuu1111=u=u=u=uiiii-u-u-u-uoooo uuuuooooi=i=i=i=RRRR2222 dddd((((uuuuiiii-u-u-u-uoooo)))) dtdtdtdt iiii1111=i-i=i-i=i-i=i-i2222 ++++ ++++ uuuu1111 RRRR1111RRRR2222 uuuuiiii uuuuoooo iiii1111====RRRR1111 ==== iiii ---- ---- dudududu1111 uuuuoooo----RRRR2222 ====uuuuiiii-u-u-u-uoooo CCCCdddd((((uuuuiiii-u-u-u-uoooo)))) iiii2222=C=C=C=C dtdtdtdt RRRR1111 RRRR2222(u(u(u(uiiii-u-u-u-uo o o o )=R)=R)=R)=R1111uuuu0000-CR-CR-CR-CR1111RRRR2222((((dudududuiiii dudududuoooo ---- )))) dtdtdtdt dtdtdtdt dudududuiiiidtdtdtdt +R+R+R+R1111uuuuoooo+R+R+R+R2222uuuu0000=CR=CR=CR=CR1111RRRR2222 +R+R+R+R2222uuuuiiii CRCRCRCR1111RRRR2222 dudududuoooo dtdtdtdt uuuu1111 CCCC iiii2222 iiii1111 dtdtdtdt 第二章习题课     (2-1)(2-1)(2-1)(2-1) 第二章习题课 第二章习题课 第二章习题课 LLLLuuuu1111 iiii1111 RRRR2222 iiii2222 iiii CCCC RRRR1111 ++++ uuuuiiii ---- ++++ (b)(b)(b)(b) 解:解:解:解: ((((uuuuiiii-u-u-u-u1111)))) uuuuoooo i=ii=ii=ii=i1111+i+i+i+i2222 i=i=i=i= RRRR1111 ---- uuuuoooo iiii2222=C=C=C=Cdudududu1111 dudududu1111 uuuuiiii-u-u-u-u1111 uuuuoooo+C+C+C+CRRRR2222 iiii1111====RRRR2222 ====RRRR1111 dtdtdtdt dtdtdtdt dudududuoooodtdtdtdt dudududuoooodtdtdtdt uuuu1111=u=u=u=uoooo++++LLLL uuuu1111-u-u-u-uoooo====LLLL RRRR2222 RRRR2222 dudududuoooo uuuuoooo --------uuuuiiii uuuuoooo dddd2222uuuuoooo LLLL dudududuoooo + CLCLCLCL +C+C+C+C + + + ==== dtdtdtdt RRRR2222 RRRR1111RRRR2222 RRRR2222 dtdtdtdt RRRR1111 RRRR1111 dtdtdtdt2222 uuuuiiii dddd2222uuuuoooo LLLL dudududuoooo 1111 CLCLCLCL 1111 +(C++(C++(C++(C+ +++++(+(+(+( )u)u)u)uoooo ==== dtdtdtdt ) ) ) ) RRRR1111 RRRR2222 RRRR2222 RRRR1111 dtdtdtdt2222 RRRR1111RRRR2222 khdaw.com www.khdaw.com    www.khdaw.com
第二章习题课     (2-2)(2-2)(2-2)(2-2) 第二章习题课 第二章习题课 第二章习题课 khdaw.com 解:解:解:解: 2-2 2-2 2-2 2-2 求下列函数的拉氏变换。 求下列函数的拉氏变换。 求下列函数的拉氏变换。 求下列函数的拉氏变换。 (1) f(t)=sin4t+cos4t (1) f(t)=sin4t+cos4t (1) f(t)=sin4t+cos4t (1) f(t)=sin4t+cos4t = ωωωω = L L L L[[[[sinsinsinsinωωωωtttt]]]]= = ωωωω2222+s+s+s+s2222 = 4444 sin4t+cos4t LLLL[[[[sin4t+cos4t = sin4t+cos4t]]]]= sin4t+cos4t = ssss2222+16+16+16+16 ssss ssss2222+16+16+16+16++++ L L L L[[[[coscoscoscosωωωωtttt]]]]==== ssss ωωωω2222+s+s+s+s2222 ==== s+4s+4s+4s+4 ssss2222+16+16+16+16 (2) f(t)=t (2) f(t)=t3333+e+e+e+e4t4t4t4t (2) f(t)=t (2) f(t)=t 解:解:解:解: LLLL[[[[tttt3333+e+e+e+e4t4t4t4t]]]]= = = = 3!3!3!3! 1111 6s+24+s 6s+24+s + 6s+24+s 6s+24+s4444 + + s-4s-4s-4s-4 + ssss4444(s+4)(s+4)(s+4)(s+4) ssss4444 = = = = 第二章习题课     (2-2)(2-2)(2-2)(2-2) 第二章习题课 第二章习题课 第二章习题课 (3) f(t)=t (3) f(t)=tnnnneeeeatatatat (3) f(t)=t (3) f(t)=t 解:解:解:解: LLLL[[[[ttttnnnneeeeatatatat]=]=]=]= n!n!n!n! (s-a)(s-a)(s-a)(s-a)n+1n+1n+1n+1 (4) f(t)=1(t- (4) f(t)=1(t-ττττ)e)e)e)e2t2t2t2t (4) f(t)=1(t- (4) f(t)=1(t- 解:解:解:解: LLLL[[[[1(t-1(t-1(t-1(t-ττττ)e)e)e)e2t2t2t2t]=]=]=]=eeee----ττττssss1111 s-2s-2s-2s-2 khdaw.com www.khdaw.com    www.khdaw.com
第二章习题课     (2-3)(2-3)(2-3)(2-3) 第二章习题课 第二章习题课 第二章习题课 khdaw.com 解:解:解:解: 2-32-32-32-3 求下列函数的拉氏反变换。 求下列函数的拉氏反变换。 求下列函数的拉氏反变换。 求下列函数的拉氏反变换。 (1) F(s)= s+1s+1s+1s+1 (1) F(s)= (1) F(s)= (1) F(s)= AAAA1111 + AAAA2222 + + s+2s+2s+2s+2 s+3s+3s+3s+3 + = = = = (s+2)(s+3)s=-2s=-2s=-2s=-2=-1=-1=-1=-1 (s+2)(s+3) (s+2)(s+3) (s+2)(s+3) (s+2)(s+3) (s+2)(s+3) (s+2)(s+3) (s+2)(s+3) AAAA1111=(s+2)=(s+2)=(s+2)=(s+2) s+1s+1s+1s+1 AAAA2222=(s+3)=(s+3)=(s+3)=(s+3) s+1s+1s+1s+1 (s+2)(s+3) (s+2)(s+3) (s+2)(s+3) (s+2)(s+3)s=-3s=-3s=-3s=-3 1111 - - s+2s+2s+2s+2 - - F(s)= F(s)= F(s)= F(s)= 2222 s+3s+3s+3s+3 f(t)=2e-3t-3t-3t-3t-e-e-e-e-2t-2t-2t-2t f(t)=2e f(t)=2e f(t)=2e =2=2=2=2 (2) F(s)= ssss (2) F(s)= (2) F(s)= (2) F(s)= 第二章习题课     (2-3)(2-3)(2-3)(2-3) 第二章习题课 第二章习题课 第二章习题课 AAAA2222 AAAA3333 AAAA1111 + + = + s+1s+1s+1s+1 s+2s+2s+2s+2 + + = + = + = + (s+1)(s+1)(s+1)(s+1)2222 ssss (s+1)(s+1)(s+1)(s+1)2222(s+2)(s+2)(s+2)(s+2) 解:解:解:解: AAAA1111=(s+1)=(s+1)=(s+1)=(s+1)2222 (s+1)(s+1)(s+1)(s+1)2222(s+2)(s+2)(s+2)(s+2)s=-1s=-1s=-1s=-1 ssss dddd [[[[AAAA2222= = = = s+2s+2s+2s+2]]]] dsdsdsds AAAA3333=(s+2)=(s+2)=(s+2)=(s+2) =2=2=2=2 s=-1s=-1s=-1s=-1 ssss (s+1)(s+1)(s+1)(s+1)2222(s+2)(s+2)(s+2)(s+2)s=-2s=-2s=-2s=-2 f(t)=-2e f(t)=-2e-2t-2t-2t-2t-te-te-te-te-t-t-t-t+2e+2e+2e+2e-t-t-t-t f(t)=-2e f(t)=-2e =-1=-1=-1=-1 =-2=-2=-2=-2 khdaw.com www.khdaw.com    www.khdaw.com
khdaw.com 第二章习题课     (2-3)(2-3)(2-3)(2-3) 第二章习题课 第二章习题课 第二章习题课 AAAA1111s+As+As+As+A2222 AAAA3333 + + = = ssss + + = = ssss2222+1+1+1+1 F(s)(sF(s)(sF(s)(sF(s)(s2222+1)+1)+1)+1)s=+js=+js=+js=+j=A=A=A=A1111s+As+As+As+A2222s=+js=+js=+js=+j -2-5j+1 -2-5j+1 -2-5j+1=jA=jA=jA=jA1111+A+A+A+A2 2 2 2 -2-5j+1 j j j j A A A A2222=-5=-5=-5=-5 解:解:解:解: s s s s 2s2s2s2s2222-5s+1-5s+1-5s+1-5s+1 =A=A=A=A1111s+As+As+As+A2 2 2 2 s=s=s=s=jjjj s=s=s=s=jjjj -5j-1=-A -5j-1=-A1111+jA+jA+jA+jA2 2 2 2 AAAA1111=1=1=1=1 -5j-1=-A -5j-1=-A AAAA3333=F(s)s=F(s)s=F(s)s=F(s)s s=0s=0s=0s=0 F(s)= 1111 ssss + + + + + + + + F(s)= F(s)= F(s)= ssss ssss2222+1+1+1+1 -5-5-5-5 ssss2222+1+1+1+1 (3) F(s)=2s2s2s2s2222-5s+1-5s+1-5s+1-5s+1 (3) F(s)= (3) F(s)= (3) F(s)= s(ss(ss(ss(s2222+1)+1)+1)+1) = = = =1111 f(t)=1+cost-5sint f(t)=1+cost-5sint f(t)=1+cost-5sint f(t)=1+cost-5sint 第二章习题课     (2-3)(2-3)(2-3)(2-3) 第二章习题课 第二章习题课 第二章习题课 (4) F(s)= s+2s+2s+2s+2 (4) F(s)= (4) F(s)= (4) F(s)= s(s+1) s(s+1)2222(s+3)(s+3)(s+3)(s+3) s(s+1) s(s+1) AAAA1111 AAAA2222 ++++s+1s+1s+1s+1 (s+1)(s+1)(s+1)(s+1)2222 2222 3333AAAA3333= = = = 解:解:解:解: ==== -1-1-1-1 2222AAAA1111= = = = (s+2)(s+2)(s+2)(s+2) dddd[[[[ ]]]] s(s+3) s(s+3) s(s+3) s(s+3) AAAA2222= = = = d d d dssss AAAA3333++++ AAAA4444 ++++ ssss s+3s+3s+3s+3 1111 -3-3-3-3 12121212AAAA4444= = = = 4444AAAA2222= = = = [s(s+3)-(s+2)(2s+3)] [s(s+3)-(s+2)(2s+3)] [s(s+3)-(s+2)(2s+3)] [s(s+3)-(s+2)(2s+3)] = = = = s=-1s=-1s=-1s=-1 -t-t-t-teeee-t-t-t-t 2222 [s(s+3)] [s(s+3)] [s(s+3)] [s(s+3)]2222 3333 ++++ 2222 1111 eeee-t-t-t-t ----4444 ++++ 12121212 3333 f(t)=f(t)=f(t)=f(t)= -3-3-3-3 4444= = = = s=-1 s=-1 s=-1 s=-1 khdaw.com eeee-3t-3t-3t-3t www.khdaw.com    www.khdaw.com
+5+5+5+5 ···· 第二章习题课     (2-4)(2-4)(2-4)(2-4) 第二章习题课 第二章习题课 第二章习题课 khdaw.com 2-4 2-4 2-4 2-4 求解下列微分方程。 求解下列微分方程。 求解下列微分方程。 求解下列微分方程。 dydydydy((((tttt)))) dddd2222yyyy((((tttt)))) y(0)=y(0)=2 y(0)=y(0)=2 y(0)=y(0)=2 y(0)=y(0)=2 (1) (1) (1) (1) +6y+6y+6y+6y((((tttt))))=6=6=6=6 dtdtdtdt2222 dtdtdtdt (0)+5sY(s)-5y(0)+6Y(s)= 6666ssss Y(s)-sy(0)-y''''(0)+5sY(s)-5y(0)+6Y(s)= 解:解:解:解:ssss2222Y(s)-sy(0)-y Y(s)-sy(0)-y (0)+5sY(s)-5y(0)+6Y(s)= Y(s)-sy(0)-y (0)+5sY(s)-5y(0)+6Y(s)= )-2s-2+5sY5sY5sY5sY((((ssss))))-10+6Y-10+6Y-10+6Y-10+6Y((((ssss))))= = = = 6666ssss ssss2222YYYY((((ssss)-2s-2+ )-2s-2+ )-2s-2+ AAAA2222 AAAA1111 + AAAA3333 Y(s)=Y(s)=Y(s)=Y(s)=6+2s6+2s6+2s6+2s2222+12s+12s+12s+12s + + s+2s+2s+2s+2 s+3s+3s+3s+3 + + + = = ssss + + = = s(ss(ss(ss(s2222+5s+6)+5s+6)+5s+6)+5s+6) AAAA3333=-4=-4=-4=-4 AAAA1111=1=1=1=1 AAAA2222=5 =5 =5 =5 y(t)=1+5e y(t)=1+5e-2t-2t-2t-2t-4e-4e-4e-4e-3t-3t-3t-3t y(t)=1+5e y(t)=1+5e 第二章习题课     (2-4)(2-4)(2-4)(2-4) 第二章习题课 第二章习题课 第二章习题课 (2) (2) (2) (2) 2222dydydydy((((tttt)))) dtdtdtdt +y+y+y+y((((tttt))))=t=t=t=t y(0)=0 y(0)=0 y(0)=0 y(0)=0 khdaw.com www.khdaw.com    www.khdaw.com
第二章习题课     (2-5)(2-5)(2-5)(2-5) 第二章习题课 第二章习题课 第二章习题课 2-5 2-5 2-5 2-5 试画题图所示电路的动态结构图, 试画题图所示电路的动态结构图, 试画题图所示电路的动态结构图, 试画题图所示电路的动态结构图, 并求传递函数。 并求传递函数。 并求传递函数。 并求传递函数。 解:解:解:解: CsCsCsCsCsCsCsCs I(s)I(s)I(s)I(s) cccc iiii1111 RRRR1111 RRRR2222 iiii2222 iiii UUUUcccc(s)(s)(s)(s) ++++ uuuurrrr ---- ++++ uuuucccc ---- khdaw.com (1)(1)(1)(1) UUUUcccc(s)(s)(s)(s) UUUUrrrr(s)(s)(s)(s) ____ UUUUrrrr(s)(s)(s)(s) UUUUcccc(s)(s)(s)(s)==== RRRR2222RRRR2222 IIII1111(s)(s)(s)(s) ++++ ++++ 1111 RRRR1111 IIII2222(s)(s)(s)(s) 1111 +sC)R +sC)R +sC)R +sC)R2222 ( ( ( ( RRRR1111 1111 +sC)R +sC)R +sC)R +sC)R2222 1+(1+(1+(1+( RRRR1111 RRRR2222+R+R+R+R1111RRRR2222sCsCsCsC ==== RRRR1111+R+R+R+R2222+R+R+R+R1111RRRR2222sCsCsCsC (2)(2)(2)(2) LLLL1111=-R=-R=-R=-R2 2 2 2 /Ls/Ls/Ls/Ls LLLL2222=-/LCs=-/LCs=-/LCs=-/LCs2222 LLLL3333=-1/sCR=-1/sCR=-1/sCR=-1/sCR1111 LLLL1 1 1 1 LLLL3333=R=R=R=R2222/LCR/LCR/LCR/LCR1111ssss2222 I(s)I(s)I(s)I(s) UUUUrrrr(s)(s)(s)(s) 1111 RRRR1111 LLLL3333 ____ UUUU1111(s)(s)(s)(s) UUUUrrrr(s)(s)(s)(s) UUUUcccc(s)(s)(s)(s) 第二章习题课     (2-5)(2-5)(2-5)(2-5) 第二章习题课 第二章习题课 第二章习题课 解:解:解:解: RRRR1111 iiii LLLLuuuu1111 iiii1111 iiii2222 CCCC RRRR2222 ++++ uuuurrrr ---- ++++ uuuucccc ---- IIII2222(s)(s)(s)(s) ---- IIII1111(s)(s)(s)(s) 1111 CsCsCsCs ---- LLLL2222 RRRR2222 PPPP 1 1 1 1=R=R=R=R2222/LCR/LCR/LCR/LCR1111ssss2222 ΔΔΔΔ1111=1=1=1=1 UUUU1111(s)(s)(s)(s)UUUUcccc(s)(s)(s)(s) IIII1111(s)(s)(s)(s) RRRR2222RRRR2222 UUUUcccc(s)(s)(s)(s) LLLL1111 1111 LsLsLsLs khdaw.com ====RRRR1111CLsCLsCLsCLs2222+(R+(R+(R+(R1111RRRR2222C+L)s+R C+L)s+R C+L)s+R1111+R+R+R+R2222 C+L)s+R www.khdaw.com    www.khdaw.com
第二章习题课     (2-6)(2-6)(2-6)(2-6) 第二章习题课 第二章习题课 第二章习题课 2-62-62-62-6 试采用复阻抗写出传递函数。 试采用复阻抗写出传递函数。 试采用复阻抗写出传递函数。 试采用复阻抗写出传递函数。 khdaw.com uuuurrrr RRRR1111 RRRR2222 RRRR3333 CCCC - + ∞ Δ + uuuucccc 第二章习题课     (2-7)(2-7)(2-7)(2-7) 第二章习题课 第二章习题课 第二章习题课 2-72-72-72-7 试证明两系统为相似系统。 试证明两系统为相似系统。 试证明两系统为相似系统。 试证明两系统为相似系统。 cccc2222 iiii2222 iiii1111 RRRR2222 RRRR1111 cccc1111 ++++ uuuuoooo ---- ++++ uuuuiiii ---- iiii kkkk1111 xxxxiiii ffff1111 xxxx0000 yyyy ffff2222 kkkk2222 khdaw.com www.khdaw.com    www.khdaw.com
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