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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，△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）
得到：
一阶微分方程
（e）确定输入输出变量（u1，u2）
消去i得到：
一阶微分方程
第二章
2-2
解：
1）确定输入、输出变量f(t)、x2
2）对各元件列微分方程：
3）拉氏变换：
4）消去中间变量：
5）拉氏反变换：
2-3
解：
（2）
（4）
（5）
（6）
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，，
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
b)拉氏变换
c)画单元框图（略）
d)画系统框图
2)a)建立微分方程：
b)拉氏变换：
c)绘制单元方框图（略）
4)绘制系统框图
2-11
解：a)
b)
2-14
解：(1)
(2)由于扰动产生的输出为：
要消除扰动对输出的影响，必须使
得到：
得到：
第三章
3-1
解：1)法一：一阶惯性环节的调整时间为4T，输出达稳态值的98%，故：
4T＝1min，得到：T＝15s
法二：求出一阶惯性环节的单位阶跃时间响应，代入，求出。
2)法一：输入信号，是速度信号；
法二：利用误差信号E（s）
3-3
解：
部分分式展开：
系数比较得到：A+B+C=0
11A+6B+5C=0
30A=13
得到：A=13/30=0.433;B=-13/5=-2.6;C=13/6=2.1667
拉氏反变换：
3-4
解：闭环传递函数为：
（1）单位阶跃函数的拉氏变换：
部分分式展开：
系数比较得到：4A+3B=0
A-3C=0
A=1
得到：A=1，B=-4/3,C=1/3
拉氏反变换：
（2）法一、利用微分关系，把结果（1微分）
法二、单位脉冲函数的拉氏变换：
部分分式展开：
系数比较得到：A+B=0
4A+B=4
得到：A=4/3,B=
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