习题答案2010作业答案2-2Word文档下载推荐.doc
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与普通球形螺纹绞盘比较,带有绞盘的牵引驱动电机具有低摩擦、无反冲等优良性质,但容易受到扰动的影响.在本题中,驱动电机为电枢控制式直流电机,其输出轴上安装绞盘,绞盘通过驱动杆移动线性滑动台面。
由于台面使用了空气轴承,因此,它与工作台之间的摩擦可以忽略不计。
在此条件下,利用表CDP2.1给出的参数,按照图CDP2.1(b)所给的形式,建立系统的模型。
注意,本题建立的只是开环模型,带有反馈的闭环系统模型将在后续章节中加以介绍。
(a)
图CDP2.1
表CDP2.1电枢控制直流电机绞盘与滑动台面的典型多数
该题所用电机为电枢控制式直流电机,故可参考书上图2.18及相关内容分析该题。
绝大多数同学被题中的“本题建立的只是开环环节”这句话所骗,而忽略了电枢电机本身有闭环回路,没注意到开环是就整个系统而言的。
所以进行了错误的建模与方框图的绘制,计算过程也变得很麻烦。
然而只要仔细阅读了书上例2.4,并对本题稍加分析即可有正确求解的思路。
本题是难题,但也反映出同学课后对书本研究还不够深入。
以下为求解过程:
通过对图2.18改造,得
r
_
与图2.18不同的是,该题输出为线位移X而非角位移,故,最后有一项r的增益,又本题负载除了滚轮、转轴、转速计和电机本身外,还有滑块和驱动杆,所以总负载转动惯量为
,进而由式2.69得该系统地传递函数为
MP2.5卫星单轴姿态控制系统的框图模型如图MP2.5所示,其中变量k,a和b是控制器参数,f是卫星的转动惯量,假定所给的转动惯量为J=10.8E+0.8,控制器参数为k=10.8E+0.8,a=l,b=8。
(a)编制MATLAB文本文件,计算其闭环传递函数;
(b)当输入为a=10o的阶跃信号时,计算并作图显示阶跃响应;
(c)转动惯量的精确值通常是不可知的,而且会随时间缓慢改变。
当J减小到给定值的80%和50%时,分别计算并比较卫星的阶跃响应。
图MP2.5卫星单轴姿态控制
程序段:
%(a)
a=1;
b=8;
k=10.8e+08;
J=10.8e+08;
num=k*[1a];
den=J*[1b00];
sys=tf(num,den);
sys_cl=feedback(sys,1)
%
%(b)
t=[0:
0.1:
100];
f=10*pi/180;
sysf=sys_cl*f;
y=step(sysf,t);
%0.8J
J=10.8e+08*0.8;
sys_cl=feedback(sys,1);
y1=step(sysf,t);
%0.5J
J=10.8e+08*0.5;
y2=step(sysf,t);
%figure
plot(t,y*180/pi,t,y1*180/pi,'
--'
t,y2*180/pi,'
:
'
),grid
xlabel('
Time(sec)'
)
ylabel('
Spacecraftattitude(deg)'
title('
阶跃响应(J(实线),80%J(虚线),50%J(点线))'
(a)系统传递函数
1.08e009s+1.08e009
---------------------------------------------------
1.08e009s^3+8.64e009s^2+1.08e009s+1.08e009
(b)阶跃响应图
MP2.6考虑图MP2.6所示的框图。
(a)用MATLAB化简图中的框图,并计算系统的闭环传递函数;
(b)利用pzmap函数绘制闭环传递函数的零一极点图;
(c)用roots函数计算闭环传递函数的零点和极点,并与(b)中结果比较。
图MP2.6多路反馈控制系统方框图
程序:
num1=[4];
den1=[1];
sys1=tf(num1,den1);
num2=[1];
den2=[11];
sys2=tf(num2,den2);
num3=[10];
den3=[102];
sys3=tf(num3,den3);
num4=[1];
den4=[100];
sys4=tf(num4,den4);
num5=[42];
den5=[121];
sys5=tf(num5,den5);
num6=[50];
den6=[1];
sys6=tf(num6,den6);
num7=[102];
den7=[10014];
sys7=tf(num7,den7);
sysa=feedback(sys4,sys6,+1);
sysb=series(sys2,sys3);
sysc=feedback(sysb,sys5);
sysd=series(sysc,sysa);
syse=feedback(sysd,sys7);
sys=series(sys1,syse)
pzmap(sys)
零-极点图
p=pole(sys)
%p=
7.0709
-7.0713
1.2051+2.0863i
1.2051-2.0863i
0.1219+1.8374i
0.1219-1.8374i
-2.3933
-2.3333
-0.4635+0.1997i
-0.4635-0.1997i
z=zero(sys)
%z=
0
1.2051+2.0872i
1.2051-2.0872i
-2.4101
-1.0000
-1.0000
F.5已知函数,请编写程序同时显示分别取=1,3和10rad/s,时函数的曲线。
要求最后得到的图应满足下表给定的各项条件:
标题
x轴标注time(seconds)
y轴标注y(x)
线型ω=1:
实线
ω=3:
虚线
ω=10:
点线
网络
w1=1;
w2=3;
w3=10;
x=[0:
0.01:
5];
y1=10+5*cos(w1*x+0.5).*exp(-x);
y2=10+5*cos(w2*x+0.5).*exp(-x);
y3=10+5*cos(w3*x+0.5).*exp(-x);
plot(x,y1,x,y2,'
x,y3,'
time(seconds)'
y(x)'
y(x)=10+5exp(-x)*cos(x+0.5)'
图:
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