内容发布更新时间 : 2024/12/27 16:12:49星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

第一章

3

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，△u<0，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，△u>0，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

开关位置指令u1 被控量(大门位置) 放_ △u 大 电动机 鼓轮 大门 大门位置信号u2 4

解：1)控制系统方框图

干扰 给定液位h’ － △h h 浮球 杠杆机构 水箱 实际水位h 机械进水阀 a)系统方框图

干扰 给定液位h’ － △h h 浮球 b)系统方框图 电气开关 水箱 实际水位h 电磁进水阀 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?i2R2 u2?i2R2 u1?u2?1(i2?i1)dt ?Cdu2RduR?(1?2)u2?CR21?2u1 dtR1dtR1得到：CR2一阶微分方程

（e）确定输入输出变量（u1，u2）

1t u1?iR1?iR2??id C i?u1?u2 R

消去i得到：(R1?R2)一阶微分方程

du2u2duu??R21?1 dtCdtC第二章

2-2

解：

1）确定输入、输出变量f(t)、x2

d2x1(t)f(t)?fK1(t)?fB1(t)?fB3(t)?m1dt2d2x2(t)fB3?fK2?fB2?m22dt2）对各元件列微分方程： dxfK1?K1x1;fB1?B11dtd(x1?x2)fB3?B3;fK2?K2x2dt3）拉氏变换：

F(s)?K1X1(s)?B1sX1(s)?B3s[X1(s)?X2(s)]?m1s2X1(s)B3s[X1(s)?X2(s)]?K2X2(s)?B2sX2(s)?m2sX2(s)2

4）消去中间变量：

B3s?K2?B3s?m2s2F(s)?B3sX2(s)?(B1s?K1?B3s?m1s)X2(s)

B3s25）拉氏反变换：

d4x2d3x2d2x2m1m2?(B1m2?B2m1?Bsm2?B3m1)3?(B1B3?B1B2?BsB2?K1m2?m1K2)2dt4dtdtdxdf?(K1B2?K1B3?K2B1?K2B3)2?K1K2x2?B3dtdt2-3 解：

（2）

21 ?s?1s?2 2e?t?e?2t （4）

111111?? 29s?49s?13(s?1)1?4t1?t1?te?e?te 993221?? (s?2)(s?1)(s?1)2（5）? ?2e?2t?2e?t?te?t （6）

?0.25?2s0.5?2?222.5 ???s?1ss2?4s2?4st?sin2t?2e?t?2.5 ?0.5co22-5

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?1?j3， 22 M(s)=0,得到零点：－2，??，??

4) D(s)=0,得到极点：－1，－2，?? M(s)=0,得到零点：??

2-8

解：1）a）建立微分方程

mx(t)?f(t)?fk1(t)?fk2(t)afi(t)bfk1(t)?k1x0(t)f(t)?fk2(t)?k2(x0(t)?x(t))fk2(t)?fB(t)?Bdx(t)dt??

b)拉氏变换

ms2X0(s)?F(s)?Fk1(s)?Fk2(s)aFi(s)b Fk1(s)?k1X0(s)F(s)?Fk2(s)?k2(X0(s)?X(s))Fk2(s)?BsX(s) c)画单元框图（略） d)画系统框图

1/ms2

Fi（s） a/b F（s） － － Xo(s) K1 k2 － 1/Bs mx0(t)?fk(t)?fB1(t)?fB2(t)fk(t)?k(xi(t)?x0(t))??2)a)建立微分方程：

d(xi(t)?xo(t))dtdx(t)fB2(t)?B2odtfB1(t)?B1

ms2Xo(s)?Fk(s)?FB1(s)?FB2(s) b)拉氏变换：

Fk(s)?k(Xi(s)?Xo(s))FB1(s)?B1s(Xi(s)?Xo(s))FB2(s)?B2sX0(s)

c)绘制单元方框图（略） 4)绘制系统框图