習(xí)題答案2010作業(yè)答案3

1、E4.7帶透明塑料外殼的潛水艇可能會給水下休閑帶來革命性的變化。微型潛水艇的下潛深度控制系統(tǒng)如圖E4.7所示。 (a)確定系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)T(s)=Y(s)/R(s); (b)確定系統(tǒng)的靈敏度； (c)確定由干擾D(s)=1/s引起的穩(wěn)態(tài)誤差； (d)由當(dāng)輸入為階躍信號R(s)=1/s.而系統(tǒng)參數(shù)的 取值為K=K2=1,1K110時(shí)，計(jì)算系統(tǒng)的響應(yīng)y(t)，并確定響應(yīng)速度最快時(shí)KI的取值。 圖E4.7 下潛深度控制系統(tǒng)答案：由mason公式：(b) (c) 本小題的關(guān)鍵在于求出Y(s)/D(s)，并能看出E(s)=-KY(s) (d) ，當(dāng)取10時(shí)響應(yīng)速度最快。統(tǒng)計(jì)：除(c)問，基本都能正確

2、完成P4.4如圖P4.4所示,某控制系統(tǒng)有兩條前向通路。 (a)確定整個(gè)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)T(s)=Y(s)/R(s)； (b)應(yīng)用式(4.16)計(jì)算系統(tǒng)的靈敏度； (c)確定靈敏度是否依賴于U(s)或M(s)。 圖P4.4具有2條前向通路的系統(tǒng)答案：由mason公式可得，(b)(c)由上式可知靈敏度不依賴于U(s)和M(s)。統(tǒng)計(jì)：基本都能正確完成CDP4.1前面題CDP2.1中介紹了用于平移加工工件的鉸盤驅(qū)動系統(tǒng)。如圖CDP4.1所示,該系統(tǒng)可用電容傳感器來測量工件的位移,所得的測量值線性度高,精確度好.試建立該反饋系統(tǒng)的解析模型,并在控制器取為放大器，且H(s)=1時(shí),確定系統(tǒng)的響應(yīng).另外,

3、請選取放大器增益a的幾個(gè)典型值，具體計(jì)算系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)。 圖CDP4.1帶電容傳感器的反饋系統(tǒng)，速度計(jì)裝在電機(jī)軸上(可選),開關(guān)一般為斷開狀態(tài)答案：由CDP2.1，將電機(jī)的模型帶入該題，又由題設(shè)，速度計(jì)通常是斷開狀態(tài)，所以不予考慮，得到以下框圖：_電機(jī)部分的傳函為：其中，接著用MATLAB進(jìn)行輔助計(jì)算，m文件程序如下：%sys parametersMs=5.693;Mb=6.96;Jm=10.91e-03;r=31.75e-03;bm=0.268;Km=0.8379;Kb=0.838;Rm=1.36;Lm=3.6e-03;%Controller gainKa1=2;Ka2=5;Ka3=10

4、;Ka4=100;%Motor and slide modelJt=Jm+r2*(Ms+Mb);num=Km;den=Lm*Jt Rm*Jt+Lm*bm Kb*Km+Rm*bm 0;sys=tf(num,den)%Transfer function: 0.8379%Sys=-8.519e-005 s3 + 0.03315 s2 + 1.067 s%closed-loop tf and step responsesys_cl1=feedback(Ka1*sys,1)sys_cl2=feedback(Ka2*sys,1)sys_cl3=feedback(Ka3*sys,1)sys_cl4=feed

5、back(Ka4*sys,1)step(sys_cl1,sys_cl2,-,sys_cl3,-.,sys_cl4,:),gridGc取不同值時(shí)的單位階躍響應(yīng)圖統(tǒng)計(jì)：本題做對的很少M(fèi)P4.6考慮如圖MP4.6(a)所示的機(jī)械轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)。轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的力矩為，制動器產(chǎn)生的阻尼力矩為，干擾力矩為d(t),輸入力矩為r(t)，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量為J。機(jī)械轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為： 其閉環(huán)控制系統(tǒng)如圖 MP4.6(a)所示。若角度的預(yù)期值為，其他參數(shù)的取值為k=5,b=0.9，J=1.(a)利用MATLAB計(jì)算系統(tǒng)對單位干擾d(t)的開環(huán)響應(yīng)假定r(t)=0；（b）若控制器增益為K=50,利用MATLAB計(jì)算系統(tǒng)

6、對單位階躍干擾d(t)的閉環(huán)響應(yīng)；(c)在同一個(gè)圖上畫出系統(tǒng)對干擾輸入的開環(huán)和閉環(huán)響應(yīng)曲線，并討論閉環(huán)反饋控制對干擾的抑制作用。 (a) 機(jī)械轉(zhuǎn)盤系統(tǒng) (b)機(jī)械轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)的反饋控制圖MP4.6答案：程序段：%(a)J=1;k=5;b=0.9;num=1/J;den=1 b/J k/J;sys=tf(num,den);t=0:0.1:10;yo=step(sys,t);%(b)K0=50;numk=K0;denk=1;sysk=tf(numk,denk);sys_cl=feedback(sys,sysk);yc=step(sys_cl,t);%(c)plot(t,yo,t,yc,-)xlabel(Time(sec),ylabel