自動控制原理第三章課后習題 答案(最新)

3-1系統(tǒng)的微分方程如下：量綱；量綱。(1)(2)求系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù) (s)和系統(tǒng)的單位沖量響應g(t)和單位階躍響應c(t)。所有初始條件都已知為零。解決方案：(1)因為閉環(huán)傳遞函數(shù)單位沖量響應：單位階躍響應c(t)(2)閉環(huán)傳遞函數(shù)單位沖量響應：單位步長響應h(t)3-2溫度計的傳遞函數(shù)是測量容器的水溫，一分鐘就能顯示那個溫度的98%的值。如果加熱容器使水溫以10C/min的速度穩(wěn)定上升，問溫度計的正常狀態(tài)顯示誤差是多少。問題，溫度計閉環(huán)傳遞函數(shù)的解法通過一階系統(tǒng)階躍響應特性可以看出。因此，這是可能的。將溫度計視為單位反饋系統(tǒng)，開環(huán)傳遞函數(shù)如下靜態(tài)誤差系數(shù)法，時。根據(jù)問題2，系統(tǒng)錯誤定義為：3-3已知二次系統(tǒng)的單位步距響應如下57355找到系統(tǒng)的超大規(guī)模，峰值時間TP和調整時間ts。解決方案：或：根據(jù)c(t)獲取系統(tǒng)傳送件，獲得特征參數(shù)，獲得公式解決指標。如圖T3.1所示，3-4機器人控制系統(tǒng)結構圖。嘗試確定參數(shù)值，使其成為系統(tǒng)步長響應的最大時間s，overration。圖T3.1練習3-4圖每個問題的系統(tǒng)傳遞函數(shù)包括聯(lián)立解決分母系數(shù)比較圖T3.2(a)所示的系統(tǒng)的3-5個單位步長響應如圖T3.2(b)所示。檢查系統(tǒng)參數(shù)和。圖T3.2練習3-5圖解決方案系統(tǒng)階躍響應曲線為系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)包括(1)聯(lián)立解決基準(1)此外3-6已知單位反饋伺服系統(tǒng)，如圖T3.3，K=16s-1，T=0.25s所示：(1)特性參數(shù)和；(2) %和ts計算；(3) %=16%，如果t不變，k應該使用哪個值？圖T3.3練習3-6圖解決方案: (1)解決方案: (1)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)如下：因此：(2)(3) %=16%，如果t沒有更改，則存在以下情況：圖T3.4所示的3-7系統(tǒng)結構圖。已知系統(tǒng)單位步長響應的超出容量%，峰值時間s圖T3.4練習3-7圖(1)找到系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)。(2)找到系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。(3)根據(jù)已知性能指標%確定系統(tǒng)參數(shù)；(4)計算等速輸入系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。解決方案(1)(2)(3)從聯(lián)盟中完成來自(2)。(4)3-8已知單位反饋系統(tǒng)的單位階段響應如下：(1)開環(huán)傳遞函數(shù)；(2)；(3)穩(wěn)態(tài)誤差的作用。3-9已知的系統(tǒng)結構圖，如圖T3.5所示57355系統(tǒng)穩(wěn)定時，想確定增益k的值范圍。圖T3.5練習3-9圖解決方案：3-10已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下分別查找輸入信號和時間系統(tǒng)的正常狀態(tài)錯誤。解決方案靜態(tài)誤差系數(shù)法當，當，當，3-11已知單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)是，如果R (t)=2t 2時系統(tǒng)的正常狀態(tài)錯誤為0.25，應該使用哪個值？如圖T3.6所示，有一個3-12系統(tǒng)結構圖。圖T3.6練習3-12圖(1)尋找當時系統(tǒng)的動態(tài)性能指標；(2)如果系統(tǒng)=0.5，單位速度誤差，則嘗試值和值。(1) (5點)(2)(5點)使用3-13系統(tǒng)的特性方程判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性，確定右半s平面根的數(shù)量和純虛擬根。(1)(2)(3)(4)解決方案(1)=0Routeh: s51 2 11S4 2 4 10S3S2 10sS0 10第一列元素變量編號有兩個正根。(2)=0Routeh: s51 12 32S4 3 24 48S3 0S2 48S 0二次方程式，S 24輔助方程式推導：S0 48系統(tǒng)沒有正根。求解二次方程，得到一對系統(tǒng)的虛擬根。(3)Routeh: s51 0-1S4 2 0 -2二次方程式S3 8 0輔助方程推導S2 -2sS0 -2第一欄元素變更號，有一個正根；可以通過輔助表達式解決：(4)Routeh: s51 24-25S4 2 48 -50次方程式S3 8 96輔助方程推導S2 24 -50S 338/3S0 -50第一欄元素變更號，有一個正根；可以通過輔助表達式解決：如圖T3.7所示，確定3-14控制系統(tǒng)框圖穩(wěn)定系統(tǒng)的值范圍。圖T3.7練習3-14圖原理圖驅動的系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)如下：Routeh: s51 4 2kS4 1 4kS3 KS2 KsS0 K使系統(tǒng)穩(wěn)定的k值范圍為：3-15單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下系統(tǒng)特征根的實際部分不能大于，以便確定開環(huán)增益的值范圍。解決系統(tǒng)開環(huán)增益。特征表達式為：替代品：Routeh: s31 2S2 5 K-8sS0使系統(tǒng)穩(wěn)定的開環(huán)增益范圍包括：3-16單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下我想確定穩(wěn)定系統(tǒng)的總和的范圍。求解特征表達式包括：Routeh: S3S2sS0綜合結果，系統(tǒng)穩(wěn)定性參數(shù)值，k0如圖T3.8所示，3-17船舶橫搖穩(wěn)定系統(tǒng)方框圖中引入了內環(huán)速度反饋，目的是增加船舶的阻尼。圖T3.8練習3-17圖(1)求船舶傾斜角的波擾動力矩的傳遞函數(shù)。(2)確保單位步長角度值不超過0.1，系統(tǒng)的阻尼系數(shù)為0.5，并且必須滿足和的方程式。(3)=1時，確定滿足(2)的值和值。解決方案(1)(2)命令：知道了。范例：是您可以釋放(3)。如圖T3.9所示，顯示了3-18系統(tǒng)框圖。添加局部反饋前后查找系統(tǒng)的靜態(tài)位置誤差系數(shù)、靜態(tài)速度誤差系數(shù)和靜態(tài)加速度誤差系數(shù)。圖T3.9練習3-18圖解決方案：添加本地反饋之前，系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)如下添加本地反饋后，系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為如圖T3.10所示，顯示了3-19系統(tǒng)框圖。分別計算穩(wěn)態(tài)誤差，并說明積分鏈路設置位置對輸入和干涉減少穩(wěn)態(tài)誤差的影響。圖T3.10練習3-19圖解決方案時間，當，當，在反饋比較點和干擾點之間的正向通道中設置積分鏈路，可以同時減少輸入和干擾導致的穩(wěn)態(tài)誤差。如圖T3.11所示，顯示了3-20系統(tǒng)框圖。圖T3.11練習3-20圖(1)如何取值以確保系統(tǒng)穩(wěn)定性？(2)若要確保系統(tǒng)特征布線均位于平面的左側，必須使用哪些值？(3)如果需要系統(tǒng)的正常狀態(tài)錯誤，應使用哪個值？解決方案(1)Routh:系統(tǒng)穩(wěn)定范圍：(2)到轉換：Routh:滿足要求的范圍包括：(3)靜態(tài)誤差系數(shù)法時，命令知道了。綜合考慮穩(wěn)定性和正常狀態(tài)錯誤要求，您將獲得：3-21宇航員機動控制系統(tǒng)方框圖，如圖T3.12所示?？刂破骺梢杂迷鲆鎭肀硎?。宇航員及其設備的總慣性矩。圖T3.12練習3-21圖(1)作為燈信號m輸入時，試驗為獲得系統(tǒng)正常狀態(tài)錯誤cm而確定的值。(2)試驗使用(1)的值確定的值，以使系統(tǒng)超出%限制為10%。解決方案(1)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)如下時，命令，可取。(2)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)如下中選擇所需的構件。采取設計。是，用表達式替換。圖T3.13所示為3-22大型天線伺服系統(tǒng)圖。其中=0.707、=15、=0.15s(1)干擾，為保證輸入時系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差小于0.01而確定的值；(2)確定系統(tǒng)開環(huán)運行(=0)和輸入時干擾引起的系統(tǒng)響應的穩(wěn)態(tài)值。圖T3.13練習3-22圖解決方案(1)干擾下，系統(tǒng)的誤差傳遞函數(shù)如下時間，命令得：有這個時候嗎如圖T3.14所示，3-23控制系統(tǒng)結構圖。其中，考試分析：(1)值變化(增加)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響；(2)值更改(增加)對動態(tài)性能(，)的影響；(3)值變化(增加)對穩(wěn)態(tài)誤差的影響。圖T3.14練習3-23圖解決方案系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)包括(1)表示，系統(tǒng)不穩(wěn)定時，系統(tǒng)總是穩(wěn)定的。(2)你可以看出，(3)如圖T3.15所示，3-24系統(tǒng)方框圖(1)編寫閉環(huán)傳遞函數(shù)表達式；(2)要使系統(tǒng)滿足條件：請嘗試確定相應的參數(shù)。(3)