《4825014195第二学期现代控制理论习题课》由会员分享，可在线阅读，更多相关《4825014195第二学期现代控制理论习题课（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、习题课4.(15分) 考虑如图的质量弹簧系统。其中，m为运动物体的质量，k为弹簧的弹性系数，h为阻尼器的阻尼系数，f为系统所受外力。取物体位移为状态变量x1，速度为状态变量x2，并取位移为系统输出y，外力为系统输入u，试建立系统的状态空间表达式。解 令位移变量为x1，速度变量为x2，外力为输入u，有于是有再令位移为系统的输出y，有写成状态空间表达式，即矩阵形式，有5. (15分) 矩阵是的常数矩阵，关于系统的状态方程式，有时，；时，。试确定状态转移矩阵和矩阵。解：本题中，t0=0，b=0，根据公式得 因此，根据已知条件，可以写出下列方程线性定常系统有， （可由证出）6. (15分)（1）设系统
2、为试求出在输入为时系统的状态响应。(2)已知系统，写出其对偶系统。解 （1）.1分.2分.1分.1分.2分（2）.2分.1分7. (10分) 证明：状态反馈不改变被控系统的能控性。证：因为 非奇异故 所以状态反馈不改变被控系统的能控性。8 对线性定常系统，已知 求系统矩阵A。解：本题中，t0=0，b=0，根据公式得 因此，根据已知条件，可以写出下列方程线性定常系统有， （可由证出）9. (本题20分)已知下图电路，以电源电压u(t)为输入量，求以电感中的电流和电容中的电压作为状态变量的状态方程，和以电阻R2上的电压为输出量的输出方程。并画出相应的模拟结构图。解：（1）由电路原理得：（2）模拟结
3、构图为：_u10.(10分) 证明：并联系统完全能控的必要条件是两个子系统均为完全能控。11. 、(本题20分)写出如下系统的状态方程与输出方程_u解：12、(本题20分)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： 因为 ，13 已知系统的状态空间表达式为； 试求当时，系统的输出。（10分）解 ， （5分） （3分） （2分） 14 （传递函数）试问能否利用状态反馈将传递函数变为若有可能，试求出状态反馈K，并画出状态结构图。答案：解：系统无零极点相消，故系统为完全可控与可观。能控标准型为：令为状态反馈矩阵，则闭环系统特征方程为由于状态反馈不改变系统的零点，由题，配置极点应为2
4、，2，3，得期望特征多项式为，比较两者的对应项的系数，可得系统结构图如下：-下面是赠送的excel操作练习 不需要的下载后可以编辑删除（Excel 2003部分）1. 公式和函数1. （1）打开当前试题目录下文件excel-10.xls；（2）利用函数计算每个人各阶段总成绩，并利用函数计算各阶段的平均成绩；（3）“平均成绩”行数字格式都为带一位小数（例如0.0）格式；（4）同名存盘。步骤：a) 文件在各阶段总成绩单元格内，点插入，点函数，在对话框中选择求和函数“SUM”，在对话中Number1内点右侧的按钮，将出现另外一个对话框，在文件中选择需要求和的单元格，然后点该对话框的右侧按钮，点确定（
5、完成一个总成绩求和后，利用填充柄完成其他的总成绩求和，或者重复上面的顺序）在平均成绩单元格内，点插入，点函数，选择算术平均值函数AVERAGE，出现对话框后，采用求和时的相同方法，完成操作选中平均成绩行，点右键点设置单元格，点数字，在分类项下点数值，设小数位为1，b) 确定保存2. （1）打开当前试题目录下文件excel-13.xls；（2）根据工作表中给定数据，按“合计=交通费+住宿费+补助”公式计算“合计”数，并计算交通费、住宿费和补助的合计数；（3）所有数字以单元格格式中货币类的“￥”货币符号、小数点后2位数表现（如：￥2,115.00格式）；（4）同名存盘。打开当前试题目录下文件exc
6、el-13.xls在合计下的一个单元格内输入“=交通费（在该行的单元格，假如说是E3）+住宿费（同上）+补助（同上）”，回车（其他的合计可以采用填充柄完成，或者重复上面的顺序）利用求和函数，参考1中的方法完成交通费、住宿费和补助的合计选择文件中的所有数字单元格，点右键，点设置单元格格式，点数字，点货币，选择货币符号为“￥”，设置小数点后为2位，确定保存文件本题完成3. （1）打开当前试题目录下文件excel-2.xls；（2）根据工作表中数据，计算“总成绩”列的数据。总成绩=一阶段成绩0.3+二阶段成绩0.3+三阶段成绩0.4；（3）“总成绩”列数据格式为小数点后2位小数（例：6.20）；（4
7、）同名存盘。打开当前试题目录下文件excel-2.xls在总成绩下的一个单元格内输入“=一阶段成绩（在该行的单元格，假如说是E3）*0.3+住宿费（同上）*0.3+补助（同上）*0.4”，回车（其他的合计可以采用填充柄完成，或者重复上面的顺序）选中总成绩列的数据单元格，点右键，点设置单元格格式，点数字，点数值，设置小数点后为2位，确定保存文件本题完成4. （1）打开当前试题目录下文件excel-3.xls；（2）计算“审定费”和“税后款”，“审定费=全书字数10003，税后款=审定费-审定费5%”；（3）利用菜单将“审定费”和“税后款”列格式设置为货币类的“￥”货币符号、小数点1位（例￥1,2
8、80.0）；（4）同名存盘。打开当前试题目录下文件excel-3.xls在审定费下的一个单元格内输入“=全书字数（在该行的单元格，假如说是E3）/1000*3”，回车（其他的审定费可以采用填充柄完成，或者重复上面的顺序）在税后款下的一个单元格内输入“=审定费（在该行的单元格，假如说是F3）-审定费*5%”，回车（其他的税后款可以采用填充柄完成，或者重复上面的顺序）选中审定费及税后款列的数据单元格，点右键，点设置单元格格式，点货币，选择货币符号“￥”，设置小数点后为1位，确定保存文件本题完成5. （1）打开当前试题目录下文件excel-8.xls；（2）利用函数计算“总成绩”，利用公式“平均成绩
9、=总成绩3”来计算“平均成绩”；（3）同名存盘。打开当前试题目录下文件excel-8.xls在总成绩下的一个单元格，点插入，点函数，在对话框中选求和函数“SUM”，在对话中Number1内点右侧的按钮，将出现另外一个对话框，在文件中选择需要求和的单元格，然后点该对话框的右侧按钮，点确定（完成一个总成绩求和后，利用填充柄完成其他的总成绩求和，或者重复上面的顺序在平均成绩下的一个单元格内，输入“=平均成绩（在该行的单元格，假如说是B3）/3”，回车（其他平均成绩可以采用填充柄完成，或者重复上面的顺序）保存文件本题完成6. （1）打开当前试题目录下文件excel-1.xls；（2）利用公式计算每个项
10、目的“合计”；（3）“合计”列数据的格式和其它数据的格式相同；（4）同名存盘。打开当前试题目录下文件excel-1.xls在合计下的一个单元格，点插入，点函数，在对话框中选求和函数“SUM”，在对话中Number1内点右侧的按钮，将出现另外一个对话框，在文件中选择需要求和的单元格，然后点该对话框的右侧按钮，点确定（完成一个总成绩求和后，利用填充柄完成其他的总成绩求和，或者重复上面的顺序利用格式刷将合计的列的数据格式刷成与其他数据格式相同的格式（使用格式刷的方法是，先选中合计列外的其他任意一个单元格，点格式刷，然后再点需要刷成该样格式的单元格即可）保存文件本题完成7. （1）打开当前试题目录下文
11、件excel-6.xls；（2）计算出“净资产收益率”，净资产收益率=净利润净资产总额；（3）“净资产收益率”行以保留三位小数的百分数形式表现（如：32.310%）；（4）同名存盘。打开当前试题目录下文件excel-6.xls在净资产收益率下的一个单元格，输入“=净利润（在该行的单元格，假如说是B3）/净资产总额”，回车（完成一个单元格后，可以利用填充柄完成其他的单元格的操作，或者重复上面的顺序）选中净资产收益率列下的数据单元格，点右键，点设置单元格格式，点数字，单百分比，将小数位数设为3位，确定保存文件本题完成8. （1）打开当前试题目录下文件excel-7.xls；（2）分别利用函数计算出
12、“总成绩”、“平均成绩”；（3）平均成绩设置带两位小数格式（例如：78.00）；（4）同名存盘。打开当前试题目录下的excel-7.xls文件在总成绩对应的单元格内，点插入，点函数，在对话框中选择求和函数“SUM”，在对话中Number1内点右侧的按钮，将出现另外一个对话框，在文件中选择需要求和的单元格，然后点该对话框的右侧按钮，点确定（如果有多个总成绩项，完成一个总成绩求和后，利用填充柄完成其他的总成绩求和，或者重复上面的顺序）在平均成绩对应的单元格内，点插入，点函数，选择算术平均值函数AVERAGE，出现对话框后，采用求和时的相同方法，完成操作选中平均成绩对应的单元格，点右键，点设置单元格
13、，点数字，点数值，设小数位为2，确定保存文件本题完成9. （1）打开当前试题目录下文件excel-16.xls；（2）计算出“全套优惠价”，公式为：全套优惠价裸机价+入网费-送话费；（3）所有数字都以单元格格式中货币类的“￥”货币符号、小数点后1位小数表现（如：￥1,450.00）；（4）同名存盘。打开当前试题目录下文件excel-16.xls在全套优惠价对应的单元格，输入“=全套优惠价裸机价（在该行的单元格，假如说是B3）+入网费（同上）-送话费”，回车（如果有多个全套优惠价项，可以利用填充柄完成，也可以重复上面的顺序）选中所有的数字单元格，点右键，点设置单元格格式，点数字，点货币，选择货币符号为“￥”，设小数位为2位，确定保存文件本题完成10. （1）打开当前试题目录下文件excel-71.xls；（2）利用函数计算奖金项的值，公式是“满工作量为40，满工作量的奖金为800元，工作量不足的奖金为600元”；（3）利用公式计算实发工资项的值，公式是“实发工资为基本工资加奖金，再减去住房基金和保险费”；（4）同名存盘。打开当前试题目录下文件excel-71.xls选中奖金项下的一个单元格，点插入，点函数，点IF函数，在对话框中，第一个条件格式内输入“该行工作量项下的单元格（比如是E3）=40（即E3=40）”，在true内输入800，在
