自動(dòng)控制原理第三章課后習(xí)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(yīng)g(t)和單位階躍響應(yīng)c(t)。所有初始條件都已知為零。解決方案：(1)因?yàn)殚]環(huán)傳遞函數(shù)單位沖量響應(yīng)：?jiǎn)挝浑A躍響應(yīng)c(t)(2)閉環(huán)傳遞函數(shù)單位沖量響應(yīng)：?jiǎn)挝徊介L(zhǎng)響應(yīng)h(t)3-2溫度計(jì)的傳遞函數(shù)是測(cè)量容器的水溫，一分鐘就能顯示那個(gè)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(wèn)溫度計(jì)的正常狀態(tài)顯示誤差是多少。問(wèn)題，溫度計(jì)閉環(huán)傳遞函數(shù)的解法通過(guò)一階系統(tǒng)階躍響應(yīng)特性可以看出。因此，這是可能的。將溫度計(jì)視為單位反饋系統(tǒng)，開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)如下靜態(tài)誤差系數(shù)法，時(shí)。根據(jù)問(wèn)題2，系統(tǒng)錯(cuò)誤定義為：3-3已知二次系統(tǒng)的單位步距響應(yīng)如下57355找到系統(tǒng)的超大規(guī)模，峰值時(shí)間TP和調(diào)整時(shí)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(biāo)。如圖T3.1所示，3-4機(jī)器人控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。嘗試確定參數(shù)值，使其成為系統(tǒng)步長(zhǎng)響應(yīng)的最大時(shí)間s，overration。圖T3.1練習(xí)3-4圖每個(gè)問(wèn)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(gè)單位步長(zhǎng)響應(yīng)如圖T3.2(b)所示。檢查系統(tǒng)參數(shù)和。圖T3.2練習(xí)3-5圖解決方案系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線為系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)包括(1)聯(lián)立解決基準(zhǔn)(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(jì)算；(3) %=16%，如果t不變，k應(yīng)該使用哪個(gè)值？圖T3.3練習(xí)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(méi)有更改，則存在以下情況：圖T3.4所示的3-7系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。已知系統(tǒng)單位步長(zhǎng)響應(yīng)的超出容量%，峰值時(shí)間s圖T3.4練習(xí)3-7圖(1)找到系統(tǒng)的開(kāi)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(biāo)%確定系統(tǒng)參數(shù)；(4)計(jì)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(lái)自(2)。(4)3-8已知單位反饋系統(tǒng)的單位階段響應(yīng)如下：(1)開(kāi)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(jié)構(gòu)圖，如圖T3.5所示57355系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)，想確定增益k的值范圍。圖T3.5練習(xí)3-9圖解決方案：3-10已知單位反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)如下分別查找輸入信號(hào)和時(shí)間系統(tǒng)的正常狀態(tài)錯(cuò)誤。解決方案靜態(tài)誤差系數(shù)法當(dāng)，當(dāng)，當(dāng)，3-11已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)是，如果R (t)=2t 2時(shí)系統(tǒng)的正常狀態(tài)錯(cuò)誤為0.25，應(yīng)該使用哪個(gè)值？如圖T3.6所示，有一個(gè)3-12系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖T3.6練習(xí)3-12圖(1)尋找當(dāng)時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)；(2)如果系統(tǒng)=0.5，單位速度誤差，則嘗試值和值。(1) (5點(diǎn))(2)(5點(diǎn))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(hào)有兩個(gè)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(dǎo)：S0 48系統(tǒng)沒(méi)有正根。求解二次方程，得到一對(duì)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(dǎo)S2 -2sS0 -2第一欄元素變更號(hào)，有一個(gè)正根；可以通過(guò)輔助表達(dá)式解決：(4)Routeh: s51 24-25S4 2 48 -50次方程式S3 8 96輔助方程推導(dǎo)S2 24 -50S 338/3S0 -50第一欄元素變更號(hào)，有一個(gè)正根；可以通過(guò)輔助表達(dá)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(xí)3-14圖原理圖驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)開(kāi)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(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)如下系統(tǒng)特征根的實(shí)際部分不能大于，以便確定開(kāi)環(huán)增益的值范圍。解決系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益。特征表達(dá)式為：替代品：Routeh: s31 2S2 5 K-8sS0使系統(tǒng)穩(wěn)定的開(kāi)環(huán)增益范圍包括：3-16單位反饋系統(tǒng)的開(kāi)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(dá)式包括：Routeh: S3S2sS0綜合結(jié)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(nèi)環(huán)速度反饋，目的是增加船舶的阻尼。圖T3.8練習(xí)3-17圖(1)求船舶傾斜角的波擾動(dòng)力矩的傳遞函數(shù)。(2)確保單位步長(zhǎng)角度值不超過(guò)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(shí)，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(xí)3-18圖解決方案：添加本地反饋之前，系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)如下添加本地反饋后，系統(tǒng)開(kāi)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(jì)算穩(wěn)態(tài)誤差，并說(shuō)明積分鏈路設(shè)置位置對(duì)輸入和干涉減少穩(wěn)態(tài)誤差的影響。圖T3.10練習(xí)3-19圖解決方案時(shí)間，當(dāng)，當(dāng)，在反饋比較點(diǎn)和干擾點(diǎn)之間的正向通道中設(shè)置積分鏈路，可以同時(shí)減少輸入和干擾導(dǎo)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(xí)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(cè)，必須使用哪些值？(3)如果需要系統(tǒng)的正常狀態(tài)錯(cuò)誤，應(yīng)使用哪個(gè)值？解決方案(1)Routh:系統(tǒng)穩(wěn)定范圍：(2)到轉(zhuǎn)換：Routh:滿足要求的范圍包括：(3)靜態(tài)誤差系數(shù)法時(shí)，命令知道了。綜合考慮穩(wěn)定性和正常狀態(tài)錯(cuò)誤要求，您將獲得：3-21宇航員機(jī)動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖，如圖T3.12所示?？刂破骺梢杂迷鲆鎭?lái)表示。宇航員及其設(shè)備的總慣性矩。圖T3.12練習(xí)3-21圖(1)作為燈信號(hào)m輸入時(shí)，試驗(yàn)為獲得系統(tǒng)正常狀態(tài)錯(cuò)誤cm而確定的值。(2)試驗(yàn)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(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)如下時(shí)，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(gòu)件。采取設(shè)計(jì)。是，用表達(dá)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(shí)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(kāi)環(huán)運(yùn)行(=0)和輸入時(shí)干擾引起的系統(tǒng)響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)值。圖T3.13練習(xí)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(shí)間，命令得：有這個(gè)時(shí)候嗎如圖T3.14所示，3-23控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。其中，考試分析：(1)值變化(增加)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響；(2)值更改(增加)對(duì)動(dòng)態(tài)性能(，)的影響；(3)值變化(增加)對(duì)穩(wěn)態(tài)誤差的影響。圖T3.14練習(xí)3-23圖解決方案系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)包括(1)表示，系統(tǒng)不穩(wěn)定時(shí)，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(xiě)閉環(huán)傳遞函數(shù)表達(dá)式；(2)要使系統(tǒng)滿足條件：請(qǐng)嘗試確定相應(yīng)的參數(shù)。(3)