《控制工程基礎(chǔ)》(容一鳴)完整課后答案解析課件

1、10/12/2022113 倉庫大門自動控制系統(tǒng)原理如圖所示，試說明其工作原理并繪制系統(tǒng)框圖。放大器電動機門u2u1反饋開關(guān)絞盤第一章 習(xí)題解答10/10/2022113 倉庫大門自動控制系統(tǒng)原理如圖所10/12/20222解： 當合上開門開關(guān)時， u1u2，電位器橋式測量電路產(chǎn)生偏差電壓，經(jīng)放大器放大后，驅(qū)動電機帶動絞盤轉(zhuǎn)動，使大門向上提起。與此同時，與大門連在一起的電位器滑動觸頭上移，直至橋路達到平衡（ u1u2），電機停止轉(zhuǎn)動，大門開啟。反之，合上關(guān)門開關(guān)時，電機反向轉(zhuǎn)動，帶動絞盤使大門關(guān)閉；第一章 習(xí)題解答10/10/20222解： 當合上開門開關(guān)時， u1u2，10/12/20223

2、開、關(guān)門位置電位器放大器電動機絞盤大門實際位置第一章 習(xí)題解答10/10/20223開、關(guān)電位器放大器電動機絞盤大門實際第10/12/20224第一章 習(xí)題解答hqiqob)220V浮球10/10/20224第一章 習(xí)題解答hqiqob)2210/12/20225解： 對a)圖所示液位控制系統(tǒng)：當水箱液位處于給定高度時，水箱流入水量與流出水量相等，液位處于平衡狀態(tài)。一旦流入水量或流出水量發(fā)生變化，導(dǎo)致液位升高（或降低），浮球位置也相應(yīng)升高（或降低），并通過杠桿作用于進水閥門，減?。ɑ蛟龃螅╅y門開度，使流入水量減少（或增加），液位下降（或升高），浮球位置相應(yīng)改變，通過杠桿調(diào)節(jié)進水閥門開度,直至液

3、位恢復(fù)給定高度，重新達到平衡狀態(tài)。第一章 習(xí)題解答10/10/20225解： 對a)圖所示液位控制系統(tǒng)：第一章10/12/20226第一章 習(xí)題解答對b)圖所示液位控制系統(tǒng)：當水箱液位處于給定高度時，電源開關(guān)斷開，進水電磁閥關(guān)閉，液位維持期望高度。若一旦打開出水閥門放水，導(dǎo)致液位下降，則由于浮球位置降低，電源開關(guān)接通，電磁閥打開，水流入水箱，直至液位恢復(fù)給定高度，重新達到平衡狀態(tài)。10/10/20226第一章 習(xí)題解答對b)圖所示液位控制10/12/20227第一章 習(xí)題解答給定液位杠桿閥門水箱實際液位浮子a)給定液位開關(guān)電磁閥水箱實際液位浮子b)10/10/20227第一章 習(xí)題解答給定杠桿

4、閥門水箱實際10/12/202282-1 試建立圖示各系統(tǒng)的動態(tài)微分方程，并說明這些動態(tài)方程之間有什么特點。第二章 習(xí)題解答B(yǎng)xiKxob)CRuiuoa)10/10/202282-1 試建立圖示各系統(tǒng)的動態(tài)微分方10/12/20229第二章 習(xí)題解答R1CR2uiuoc)K1BxiK2xod)R1CR2uiuoe)K1xiK2Bxof)10/10/20229第二章 習(xí)題解答R1CR2uiuoc10/12/202210第二章 習(xí)題解答解：CRuiuoa)iBxiKxob)fB(t)fK(t)10/10/202210第二章 習(xí)題解答解：CRuiuoa10/12/202211第二章 習(xí)題解答R1C

5、R2uiuoc)iRiCiK1BxiK2xod)f1(t)f2(t)10/10/202211第二章 習(xí)題解答R1CR2uiuo10/12/202212第二章 習(xí)題解答K1xiK2Bxof)R1CR2uiuoe)i易見：a)與b)、c)與d)、e)與f)為相似系統(tǒng)。10/10/202212第二章 習(xí)題解答K1xiK2Bxo10/12/202213第二章 習(xí)題解答2-2 試建立圖示系統(tǒng)的運動微分方程。圖中外加力f(t)為輸入，位移x2(t)為輸出。B3x1K2x2m2m1K1f(t)B1B210/10/202213第二章 習(xí)題解答2-2 試建立圖10/12/202214第二章 習(xí)題解答解：B3x1

6、K2x2m2m1K1f(t)B1B210/10/202214第二章 習(xí)題解答解：B3x1K2x10/12/202215第二章 習(xí)題解答10/10/202215第二章 習(xí)題解答10/12/202216第二章 習(xí)題解答2-3 試用部分分式法求下列函數(shù)的拉氏反變換。3）7）8）13）17）10/10/202216第二章 習(xí)題解答2-3 試用部分10/12/202217第二章 習(xí)題解答解：3）7）10/10/202217第二章 習(xí)題解答解：3）7）10/12/202218第二章 習(xí)題解答8）13）10/10/202218第二章 習(xí)題解答8）13）10/12/202219第二章 習(xí)題解答17）10/10

7、/202219第二章 習(xí)題解答17）10/12/2022202-4 利用拉氏變換求解下列微分方程。2）3）第二章 習(xí)題解答解：2）10/10/2022202-4 利用拉氏變換求解下列微分方10/12/2022213）10/10/2022213）10/12/2022222-6 證明圖示兩系統(tǒng)具有相同形式的傳遞函數(shù)。R1C1C2R2uiuoK2B2xiK1B1xo第二章 習(xí)題解答10/10/2022222-6 證明圖示兩系統(tǒng)具有相同形式的10/12/202223解： 對圖示阻容網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)復(fù)阻抗的概念，有：其中，R1C1C2R2uiuo第二章 習(xí)題解答10/10/202223解： 對圖示阻容網(wǎng)絡(luò)，根

8、據(jù)復(fù)阻抗的概10/12/202224從而：第二章 習(xí)題解答10/10/202224從而：第二章 習(xí)題解答10/12/202225對圖示機械網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)牛頓第二定律，有：K2B2xiK1B1xox第二章 習(xí)題解答10/10/202225對圖示機械網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)牛頓第二定律，K10/12/202226故：顯然：兩系統(tǒng)具有相同形式的傳遞函數(shù)。第二章 習(xí)題解答10/10/202226故：顯然：兩系統(tǒng)具有相同形式的傳遞函10/12/202227第二章 習(xí)題解答2-8 按信息傳遞和轉(zhuǎn)換過程，繪出圖示兩機械系統(tǒng)的方框圖。KB1xiB2xom輸入輸出K1B2xom輸出K2abfi(t)輸入10/10/202227第

9、二章 習(xí)題解答2-8 按信息傳遞10/12/202228第二章 習(xí)題解答解：K1B2xo(t)m輸出K2abfi(t)輸入x(t)10/10/202228第二章 習(xí)題解答解：K1B2xo(10/12/202229第二章 習(xí)題解答K1K2fi(t)xo(t)fK1(t)fK2(t)10/10/202229第二章 習(xí)題解答K1K2fi(t)10/12/202230第二章 習(xí)題解答KB1xiB2xom輸入輸出B2sXi(s)Xo(s)K+B1s10/10/202230第二章 習(xí)題解答KB1xiB2xo10/12/202231第二章 習(xí)題解答2-10 繪出圖示無源電網(wǎng)絡(luò)的方框圖，并求各自的傳遞函數(shù)。R

10、1C1C2R2uiuob)C1R1R2uo(t)ui(t)C2d)10/10/202231第二章 習(xí)題解答2-10 繪出圖示10/12/202232第二章 習(xí)題解答解：R1C1C2R2uiuob)i1i210/10/202232第二章 習(xí)題解答解：R1C1C2R10/12/202233第二章 習(xí)題解答Ui(s)Uo(s)I1(s)I2(s)10/10/202233第二章 習(xí)題解答Ui(s)Uo(s10/12/202234第二章 習(xí)題解答d)C1R1R2uo(t)ui(t)C2i1(t)i2(t)i3(t)10/10/202234第二章 習(xí)題解答d)C1R1R2u10/12/202235第二章

11、習(xí)題解答C1sUi(s)Uo(s)I1(s)I2(s)+R210/10/202235第二章 習(xí)題解答C1sUi(s)U10/12/202236第二章 習(xí)題解答C1sUi(s)Uo(s)I1(s)+R210/10/202236第二章 習(xí)題解答C1sUi(s)U10/12/202237第二章 習(xí)題解答2-11 基于方框圖簡化法則，求圖示系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。Xi(s)G1G2G3H2H1G4Xo(s)a)10/10/202237第二章 習(xí)題解答2-11 基于方框10/12/202238Xi(s)G1G2G3G4H1Xo(s)b)H2Xi(s)G1G2G3G4HG5Xo(s)c)第二章 習(xí)題解答10/

12、10/202238Xi(s)G1G2G3G4H1Xo(10/12/202239第二章 習(xí)題解答Xi(s)G1G2G3H2H1/G3G4Xo(s)Xi(s)G1G2G3H2H1G4Xo(s)解：a)10/10/202239第二章 習(xí)題解答Xi(s)G1G210/12/202240第二章 習(xí)題解答Xi(s)G1G2G3H2+H1/G3H1/G3G4Xo(s)Xi(s)G1H1/G3G4Xo(s)10/10/202240第二章 習(xí)題解答Xi(s)G1G210/12/202241第二章 習(xí)題解答Xi(s)Xo(s)G4Xi(s)Xo(s)10/10/202241第二章 習(xí)題解答Xi(s)Xo(s10/

13、12/202242第二章 10/10/202242第二章 10/12/202243第二章 習(xí)題解答Xi(s)G2G3+G4Xo(s)H2/G1Xi(s)Xo(s)10/10/202243第二章 習(xí)題解答Xi(s)G2G310/12/202244第二章 習(xí)題解答Xi(s)Xo(s)10/10/202244第二章 習(xí)題解答Xi(s)Xo(s10/12/202245第二章 習(xí)題解答Xi(s)G1G2G3G4HG5Xo(s)Hc)10/10/202245第二章 習(xí)題解答Xi(s)G1G210/12/202246第二章 習(xí)題解答Xi(s)G1 G3G2G4G3HG5Xo(s)G4H10/10/20224

14、6第二章 習(xí)題解答Xi(s)G1 G10/12/202247第二章 習(xí)題解答Xi(s)G1G3G2G4G3HG5Xo(s)G4HXi(s)G1G3G2G4G3HG5Xo(s)G4H10/10/202247第二章 習(xí)題解答Xi(s)G1G310/12/202248第二章 習(xí)題解答Xi(s)G1G3+G2G4G5Xo(s)Xi(s)Xo(s)10/10/202248第二章 習(xí)題解答Xi(s)G1G310/12/202249第二章 習(xí)題解答2-13 系統(tǒng)信號流圖如下，試求其傳遞函數(shù)。Xi(s)1abc1Xo(s)fghde10/10/202249第二章 習(xí)題解答2-13 系統(tǒng)信號10/12/2022

15、50第二章 習(xí)題解答解：Xi(s)1abc1Xo(s)fghed10/10/202250第二章 習(xí)題解答解：Xi(s)1a10/12/202251第二章 習(xí)題解答2-14 系統(tǒng)方框圖如下，圖中Xi(s)為輸入，N(s)為擾動。求傳遞函數(shù)Xo(s)/Xi(s)和Xo(s)/N(s)。若要消除擾動對輸入的影響(即Xo(s)/N(s)=0)，試確定G0(s)值。_K4N(s)K1G0(s)Xi(s)Xo(s)+_10/10/202251第二章 習(xí)題解答2-14 系統(tǒng)方框10/12/202252第二章 習(xí)題解答解： 1. 令N(s) = 0，則系統(tǒng)框圖簡化為：K1Xi(s)Xo(s)_所以：10/10

16、/202252第二章 習(xí)題解答解： 1. 令N(10/12/202253第二章 習(xí)題解答令Xi(s) = 0，則系統(tǒng)框圖簡化為：_K4G0(s)N(s)Xo(s)_2) 由，有：10/10/202253第二章 習(xí)題解答令Xi(s) = 10/12/2022543-1 溫度計的傳遞函數(shù)為1/(Ts+1)，現(xiàn)用該溫度計測量一容器內(nèi)水的溫度，發(fā)現(xiàn)需要1 min的時間才能指示出實際水溫98 的數(shù)值，求此溫度計的時間常數(shù)T。若給容器加熱，使水溫以 10C/min 的速度變化，問此溫度計的穩(wěn)態(tài)指示誤差是多少？第三章 習(xí)題解答解：溫度計的單位階躍響應(yīng)為：由題意：10/10/2022543-1 溫度計的傳遞函

17、數(shù)為1/(T10/12/202255第三章 習(xí)題解答解得：給容器加熱時，輸入信號：10/10/202255第三章 習(xí)題解答解得：給容器加熱時10/12/202256第三章 習(xí)題解答3-2 已知系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)為：xo(t)=7-5e-6t， 求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。解：10/10/202256第三章 習(xí)題解答3-2 已知系統(tǒng)10/12/202257第三章 習(xí)題解答3-5 已知系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)為：求：1）系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)； 2）系統(tǒng)阻尼比和無阻尼固有頻率n。解：1） 10/10/202257第三章 習(xí)題解答3-5 已知10/12/202258第三章 習(xí)題解答2）對比二階系統(tǒng)的標準形式： 有： 1

18、0/10/202258第三章 習(xí)題解答2）對比二階系統(tǒng)的10/12/202259第三章 習(xí)題解答3-7 對圖示系統(tǒng)，要使系統(tǒng)的最大超調(diào)量等于0.2， 峰值時間等于1s，試確定增益K和Kh的數(shù)值， 并確定此時系統(tǒng)的上升時間tr和調(diào)整時間ts。1+KhsXo(s)Xi(s)解：10/10/202259第三章 習(xí)題解答3-7 對圖示系統(tǒng)10/12/202260第三章 習(xí)題解答由題意：又：10/10/202260第三章 習(xí)題解答由題意：又：10/12/202261第三章 習(xí)題解答3-9 已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：試分別求出系統(tǒng)在單位階躍輸入、單位速度輸入和單位加速度輸入時的穩(wěn)態(tài)誤差。解：系統(tǒng)為

19、0型系統(tǒng)，易得： Kp = 20， Kv = Ka = 0從而：essp = 1/21， essv = essa = 。10/10/202261第三章 習(xí)題解答3-9 已知單位反10/12/202262第三章 習(xí)題解答3-11 已知單位反饋系統(tǒng)前向通道的傳遞函數(shù)為：1）靜態(tài)誤差系數(shù)Kp，Kv和Ka；2）當輸入xi(t)=a0+a1t+0.5a2t2 時的穩(wěn)態(tài)誤差。解：1）系統(tǒng)為I型系統(tǒng)，易得：2）10/10/202262第三章 習(xí)題解答3-11 已知單位10/12/202263第三章 習(xí)題解答3-12 對圖示控制系統(tǒng)，求輸入xi(t)=1(t)，擾動 n(t)=1(t)時，系統(tǒng)的總穩(wěn)態(tài)誤差。K

20、1(s)Xi(s)Xo(s)N(s)解：當N(s) = 0時，10/10/202263第三章 習(xí)題解答3-12 對圖示控10/12/202264第三章 習(xí)題解答當Xi(s) = 0時，總誤差：10/10/202264第三章 習(xí)題解答當Xi(s) = 10/12/202265第三章 習(xí)題解答3-16 對于具有如下特征方程的反饋系統(tǒng)，試應(yīng)用 勞斯判據(jù)確定系統(tǒng)穩(wěn)定時K的取值范圍。1）2）3）4）5）10/10/202265第三章 習(xí)題解答3-16 對于具有10/12/202266第三章 習(xí)題解答解：1）s41 10 Ks322 2 s2218/22Ks12-484K/218s0K10/10/2022

21、66第三章 習(xí)題解答解：1）s41 10/12/202267第三章 習(xí)題解答s41 5 15s322K K+10 s2(109K-10)/(22K) 15s1K+10-7260K2/(109K-10)s0152）不存在使系統(tǒng)穩(wěn)定的K值。10/10/202267第三章 習(xí)題解答s41 10/12/202268第三章 習(xí)題解答3）4）s41 1 1s3K 1 s2(K-1)/K 1s11-K2/(K-1)s01不存在使系統(tǒng)穩(wěn)定的K值。10/10/202268第三章 習(xí)題解答3）4）s41 10/12/202269第三章 習(xí)題解答5）10/10/202269第三章 習(xí)題解答5）10/12/20227

22、0第三章 習(xí)題解答3-17 已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：輸入信號為xi(t)=a+bt，其中K、K1、K2、Kh、T1、T2、a、b常數(shù)，要使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定，且穩(wěn)態(tài)誤差ess T2T1T2T1=T20+10/10/202289第四章 習(xí)題解答5）ReIm010/12/202290第四章 習(xí)題解答6）10/10/202290第四章 習(xí)題解答6）10/12/202291第四章 習(xí)題解答ReIm00+9.2 = 9.5910/10/202291第四章 習(xí)題解答ReIm010/12/202292第四章 習(xí)題解答7）ReIm00+10/10/202292第四章 習(xí)題解答7）ReIm010/12/20

23、2293第四章 習(xí)題解答8）ReIm00+-KT10/10/202293第四章 習(xí)題解答8）ReIm010/12/202294第四章 習(xí)題解答9）10/10/202294第四章 習(xí)題解答9）10/12/202295第四章 習(xí)題解答ReIm00+-4K10/10/202295第四章 習(xí)題解答ReIm010/12/202296第四章 習(xí)題解答10）ReIm00+10/10/202296第四章 習(xí)題解答10）ReIm010/12/202297第四章 習(xí)題解答11）ReIm0010.510/10/202297第四章 習(xí)題解答11）ReIm010/12/202298第四章 習(xí)題解答12）ReIm00+-

24、0.110/10/202298第四章 習(xí)題解答12）ReIm010/12/202299第四章 習(xí)題解答13）0ReIm0+10/10/202299第四章 習(xí)題解答13）0ReIm10/12/2022100第四章 習(xí)題解答14）0ReIm01010/10/2022100第四章 習(xí)題解答14）0ReIm10/12/2022101第四章 習(xí)題解答4-10 試畫出下列傳遞函數(shù)的Bode圖。1）2）3）4）5）10/10/2022101第四章 習(xí)題解答4-10 試畫出10/12/2022102第四章 習(xí)題解答解：1）積分環(huán)節(jié)個數(shù)：v0慣性環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率：0.125rad/s、0.5rad/s0.0160

25、.11100-90-180L()/dB()/deg(rad/s)-20-40181210/10/2022102第四章 習(xí)題解答解：1）積分環(huán)節(jié)10/12/2022103第四章 習(xí)題解答2）積分環(huán)節(jié)個數(shù)：v2慣性環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率：0.1rad/s、1rad/s0.010.1110-270-360L()/dB()/deg(rad/s)46-40-60-80-18010/10/2022103第四章 習(xí)題解答2）積分環(huán)節(jié)個數(shù)10/12/2022104第四章 習(xí)題解答3）積分環(huán)節(jié)個數(shù)：v2慣性環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率：0.1rad/s振蕩環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)折頻率：1rad/s， = 0.50.010.1110-270-360L

26、()/dB()/deg(rad/s)34-40-60-100-180-45010/10/2022104第四章 習(xí)題解答3）積分環(huán)節(jié)個數(shù)10/12/2022105第四章 習(xí)題解答4）積分環(huán)節(jié)個數(shù)：v2慣性環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率：0.1rad/s一階微分環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)折頻率：0.2rad/s0.010.1110-225L()/dB()/deg(rad/s)26-40-60-40-1800.210/10/2022105第四章 習(xí)題解答4）積分環(huán)節(jié)個數(shù)10/12/2022106第四章 習(xí)題解答5）積分環(huán)節(jié)個數(shù)：v1振蕩環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率：1rad/s ( = 0.5) 5rad/s ( = 0.4)一階微分環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)折頻率：

27、0.1rad/s10/10/2022106第四章 習(xí)題解答5）積分環(huán)節(jié)個數(shù)10/12/2022107第四章 習(xí)題解答0.010.1110-270-360L()/dB()/deg(rad/s)-30-20-40-180-805-9009010/10/2022107第四章 習(xí)題解答0.010.1110/12/2022108第四章 習(xí)題解答4-13 畫出下列傳遞函數(shù)的Bode圖并進行比較。1）2）解：慣性環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率：1/T2一階微分環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)折頻率：1/T1由題意：1/T1 1/T210/10/2022108第四章 習(xí)題解答4-13 畫出下10/12/2022109第四章 習(xí)題解答系統(tǒng)1）和2）的B

28、ode圖如下：L()/dB()/deg(rad/s)200-900901/T11/T2系統(tǒng)1）系統(tǒng)2）180系統(tǒng)1）系統(tǒng)2）由圖可見，系統(tǒng)1)為最小相位系統(tǒng)，其相角變化小于對應(yīng)的非最小相位系統(tǒng)2)的相角變化。10/10/2022109第四章 習(xí)題解答系統(tǒng)1）和2）的10/12/2022110第四章 習(xí)題解答4-14 試用Nyquist穩(wěn)定判據(jù)判別圖示開環(huán)Nyquist 曲線對應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。1）-12）-110/10/2022110第四章 習(xí)題解答4-14 試用N10/12/2022111第四章 習(xí)題解答3）-14）-15）-110/10/2022111第四章 習(xí)題解答3）-14）-110/1

29、2/2022112第四章 習(xí)題解答6）-17）-18）-110/10/2022112第四章 習(xí)題解答6）-17）-110/12/2022113第四章 習(xí)題解答9）-110）-110/10/2022113第四章 習(xí)題解答9）-110）-10/12/2022114第四章 習(xí)題解答1）-1解：q = 0， N+ = 0， N = 1N = N+ - N = -1 q/2。系統(tǒng)閉環(huán)不穩(wěn)定。 2）-1q = 0， N+ = 0， N = 0N = N+ - N = 0 = q/2。系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定。 10/10/2022114第四章 習(xí)題解答1）-1解：q 10/12/2022115第四章 習(xí)題解答3）-1

30、q = 0， N+ = 0， N = 1N = N+ - N = -1 = q/2。系統(tǒng)閉環(huán)不穩(wěn)定。 4）-1q = 0， N+ = 0， N = 0N = N+ - N = 0 = q/2。系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定。 10/10/2022115第四章 習(xí)題解答3）-1q =10/12/2022116第四章 習(xí)題解答5）-1q = 0， N+ = 0， N = 1N = N+ - N = -1 = q/2。系統(tǒng)閉環(huán)不穩(wěn)定。 6）-1q = 0， N+ = 1， N = 1N = N+ - N = 0 = q/2。系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定。 10/10/2022116第四章 習(xí)題解答5）-1q =10/12/20221

31、17第四章 習(xí)題解答7）-1q = 0， N+ = 1， N = 1N = N+ - N = 0 = q/2。系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定。 8）-1q = 1， N+ = 1/2， N = 0N = N+ - N = 1/2 = q/2。系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定。 10/10/2022117第四章 習(xí)題解答7）-1q =10/12/2022118第四章 習(xí)題解答9）-1q = 1， N+ = 0， N = 0N = N+ - N = 0 = q/2。系統(tǒng)閉環(huán)不穩(wěn)定。 10）-1q = 1， N+ = 0， N = 1/2N = N+ - N = -1/2 = q/2。系統(tǒng)閉環(huán)不穩(wěn)定。 10/10/2022118第四章

32、習(xí)題解答9）-1q =10/12/2022119第四章 習(xí)題解答4-15 已知某系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：試確定閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定時Kh的臨界值。解：10/10/2022119第四章 習(xí)題解答4-15 已知某10/12/2022120第四章 習(xí)題解答由系統(tǒng)開環(huán)Nyquist曲線易見，系統(tǒng)臨界穩(wěn)定時：10Kh=1，即：Kh=0.1ReIm00+-10(1+Kh )-10Kh-110/10/2022120第四章 習(xí)題解答由系統(tǒng)開環(huán)Nyq10/12/2022121第四章 習(xí)題解答4-17 設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：1）確定使系統(tǒng)諧振峰值M(r) = 1.4的K值；2）確定使系統(tǒng)相位欲量 = +60的K值

33、；3）確定使系統(tǒng)幅值欲量Kg = +20dB的K值。解：1）系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為：10/10/2022121第四章 習(xí)題解答4-17 設(shè)單位10/12/2022122第四章 習(xí)題解答令：系統(tǒng)諧振時A()達到最大值，即g()取最小值。( = 0舍去)解得：(r2 0的根舍去)10/10/2022122第四章 習(xí)題解答令：系統(tǒng)諧振時A10/12/2022123第四章 習(xí)題解答由題意：10/10/2022123第四章 習(xí)題解答由題意：10/12/2022124第四章 習(xí)題解答解得：K = -11.7552 （舍去）K = 365.3264K = 1.2703K = 0.2774 （r2 0，舍去）又注

34、意到系統(tǒng)特征方程為：易知，系統(tǒng)穩(wěn)定時要求：0K11。因此，使系統(tǒng)諧振峰值M(r) = 1.4的K值為：K = 1.270310/10/2022124第四章 習(xí)題解答解得：K = -10/12/2022125第四章 習(xí)題解答2）確定使系統(tǒng)相位欲量 = +60的K值由解得：10/10/2022125第四章 習(xí)題解答2）確定使系統(tǒng)相10/12/2022126第四章 習(xí)題解答3）確定使系統(tǒng)幅值欲量Kg = +20dB的K值解得：10/10/2022126第四章 習(xí)題解答3）確定使系統(tǒng)幅10/12/20221275-2 已知某單位反饋系統(tǒng)未校正時的開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)和兩種校正裝置Gc(s)的對數(shù)幅頻特

35、性漸近線如下圖所示。第五章 習(xí)題解答0.1-20G(j)Gc(j)11020-20-40 (rad/s)0L() / dBa)0.1G(j)Gc(j)11020-20-40 (rad/s)0L() / dB+20b)10010/10/20221275-2 已知某單位反饋系統(tǒng)未校正時10/12/2022128第五章 習(xí)題解答1）寫出每種方案校正后的傳遞函數(shù)；2）畫出已校正系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性漸近線；3）比較這兩種校正的優(yōu)缺點。解：1）由圖易見未校正系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為：校正裝置a)的傳遞函數(shù)為：10/10/2022128第五章 習(xí)題解答1）寫出每種方案10/12/2022129第五章 習(xí)題解答校正后

36、系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)：校正裝置b)的傳遞函數(shù)為：校正后系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)：10/10/2022129第五章 習(xí)題解答校正后系統(tǒng)開環(huán)傳10/12/2022130第五章 習(xí)題解答2）已校正系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性漸近線如下圖。0.1-20G(j)Gc(j)120-20-40 (rad/s)0L() / dBa)-40-40-20Gc(j)G(j)0.1G(j)Gc(j)11020-20-40 (rad/s)0L() / dB+20b)100-40Gc(j)G(j)10/10/2022130第五章 習(xí)題解答2）已校正系統(tǒng)的10/12/2022131第五章 習(xí)題解答3）校正裝置a)為滯后校正，其優(yōu)點是校正后 高頻增益降低，系統(tǒng)抗噪聲能力加強；缺 點是幅值穿越頻率降低，響應(yīng)速度降低。校正裝置b)為超前校正，其優(yōu)點是校正后幅值穿越頻率提高，響應(yīng)速度快，但系統(tǒng)高頻段增益相應(yīng)提高，抗噪聲能力下降。10/10/2022131第五章 習(xí)題解答3）校正裝置a)10/12/2022132第五章 習(xí)題解答5-3 已知某單位反饋系統(tǒng)，其G(s)和Gc(s)的對數(shù)幅頻特性漸近線如下圖所示。123-20-20+20-40-60 (rad/s)L() / dB0G(j)Gc(j)10/10/2022132第五章 習(xí)題解