《现代控制理论》课后习题全部答案

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1、《现代控制理论》课后习题全部答第一章习题答案1-1试求图1-27系统的模拟结构图，并建立其状态空间表达式。解：系统的模拟结构图如下：系统的状态方程如下：阿令，则所以，系统的状态空间表达式及输出方程表达式为《现代控制理论》课后习题全部答1-2有电路如图1-28所示。以电压为输入量，求以电感中的电流和电容上的电压作为状态变量的状态方程，和以电阻上的电压作为输出量的输出方程。解：由图，令，输出量有电路原理可知：既得写成矢量矩阵形式为：《现代控制理论》课后习题全部答1-3参考例子1-3（P19）.1-4两输入，，两输出，的系

2、统，其模拟结构图如图1-30所示，试求其状态空间表达式和传递函数阵。解：系统的状态空间表达式如下所示：《现代控制理论》课后习题全部答1-5系统的动态特性由下列微分方程描述列写其相应的状态空间表达式，并画出相应的模拟结构图。解：令，则有相应的模拟结构图如下：1-6（2）已知系统传递函数,试求出系统的约旦标准型的实现，并画出相应的模拟结构图解：《现代控制理论》课后习题全部答1-7给定下列状态空间表达式‘（1）画出其模拟结构图（2）求系统的传递函数解：（2）《现代控制理论》课后习题全部答1-8求下列矩阵的特征矢量（3）解：

3、A的特征方程解之得：当时，解得：令得（或令，得）当时，解得：令得（或令，得）当时，解得：令得1-9将下列状态空间表达式化成约旦标准型（并联分解）《现代控制理论》课后习题全部答（2）解：A的特征方程当时，解之得令得当时，解之得令得当时，解之得令得《现代控制理论》课后习题全部答约旦标准型1-10已知两系统的传递函数分别为W1(s)和W2(s)试求两子系统串联联结和并联连接时，系统的传递函数阵，并讨论所得结果解：（1）串联联结（2）并联联结1-11（第3版教材）已知如图1-22所示的系统，其中子系统1、2的传递函数阵分别为

4、求系统的闭环传递函数解：《现代控制理论》课后习题全部答1-11（第2版教材）已知如图1-22所示的系统，其中子系统1、2的传递函数阵分别为求系统的闭环传递函数解：《现代控制理论》课后习题全部答1-12已知差分方程为试将其用离散状态空间表达式表示，并使驱动函数u的系数b(即控制列阵)为（1）解法1：解法2：求T,使得得所以《现代控制理论》课后习题全部答所以，状态空间表达式为《现代控制理论》课后习题全部答第二章习题答案《现代控制理论》课后习题全部答《现代控制理论》课后习题全部答《现代控制理论》课后习题全部答2-4用三种方

5、法计算以下矩阵指数函数。（2）A=解：第一种方法：令则，即。求解得到，当时，特征矢量由，得即，可令《现代控制理论》课后习题全部答当时，特征矢量由，得即，可令则，第二种方法，即拉氏反变换法：第三种方法，即凯莱—哈密顿定理由第一种方法可知，《现代控制理论》课后习题全部答2-5下列矩阵是否满足状态转移矩阵的条件，如果满足，试求与之对应的A阵。（3）（4）解：（3）因为，所以该矩阵满足状态转移矩阵的条件（4）因为，所以该矩阵满足状态转移矩阵的条件2-6求下列状态空间表达式的解：初始状态，输入时单位阶跃函数。解：《现代控制理论

6、》课后习题全部答因为，《现代控制理论》课后习题全部答《现代控制理论》课后习题全部答2-9有系统如图2.2所示，试求离散化的状态空间表达式。设采样周期分别为T=0.1s和1s，而和为分段常数。图2.2系统结构图解：将此图化成模拟结构图列出状态方程《现代控制理论》课后习题全部答则离散时间状态空间表达式为由和得：当T=1时当T=0.1时《现代控制理论》课后习题全部答《现代控制理论》课后习题全部答《现代控制理论》课后习题全部答《现代控制理论》课后习题全部答第三章习题答案3-1判断下列系统的状态能控性和能观测性。系统中a,b,

7、c,d的取值对能控性和能观性是否有关，若有关，其取值条件如何？（1）系统如图3.16所示：解：由图可得：状态空间表达式为：由于、、与无关，因而状态不能完全能控，为不能控系统。由于只与有关，因而系统为不完全能观的，为不能观系统。（3）系统如下式：《现代控制理论》课后习题全部答解：如状态方程与输出方程所示，A为约旦标准形。要使系统能控，控制矩阵b中相对于约旦块的最后一行元素不能为0，故有。要使系统能观，则C中对应于约旦块的第一列元素不全为0，故有。3-2时不变系统试用两种方法判别其能控性和能观性。解：方法一：方法二：将系

8、统化为约旦标准形。《现代控制理论》课后习题全部答，中有全为零的行，系统不可控。中没有全为0的列，系统可观。3-3确定使下列系统为状态完全能控和状态完全能观的待定常数解：构造能控阵：要使系统完全能控，则，即构造能观阵：要使系统完全能观，则，即3-4设系统的传递函数是（1）当a取何值时，系统将是不完全能控或不完全能观的？《现代控制理论》课后习题全部