几个开环与闭环自动控制系统的例子资料.docx
- 文档编号:4789738
- 上传时间:2022-12-09
- 格式:DOCX
- 页数:38
- 大小:29.30KB
几个开环与闭环自动控制系统的例子资料.docx
《几个开环与闭环自动控制系统的例子资料.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《几个开环与闭环自动控制系统的例子资料.docx(38页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
几个开环与闭环自动控制系统的例子资料
几个开环与闭环自动
控制系统的例子
精品资料
2-1试求出图P2-1中各电路的传递函数。
图P2-1
2-2试求出图P2-2中各有源网络的传递函数。
图P2-2
2-3求图P2-3所示各机械运动系统的传递函数。
(1)求图(a)的Xcs
?
(2)求图(b)的Xcs
?
Xrs
Xr
s
(3)求图(c)的X2
s
?
(4)求图(d)的X1
s
?
X1
s
Fs
图P2-3
2-4图P2-4所示为一齿轮传动机构。
设此机构无间隙、无变形,求折算到传动轴上的等效
转动惯量、等效粘性摩擦系数和
Ws
2
s
。
Ms
仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除谢谢2
精品资料
图P2-4图P2-5
2-5图P2-5所示为一磁场控制的直流电动机。
设工作时电枢电流不变,控制电压加在励磁
绕组上,输出为电机角位移,求传递函数Wss。
urs
2-6图P2-6所示为一用作放大器的直流发电机,原电机以恒定转速运行。
试确定传递函数
Ucs
Ws,设不计发电机的电枢电感和电阻。
Urs
图P2-6
2-7已知一系统由如下方程组组成,试绘制系统方框图,并求出闭环传递函数。
X1sXrsW1sW1sW7sW8sXcs
X2
sW2sX1sW6
sX3s
X3
s
X2sXcsW5
sW3s
Xc
s
W4sX3s
2-8试分别化简图P2-7和图P2-8所示的结构图,并求出相应的传递函数。
图P2-7图P2-8
仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除谢谢3
精品资料
2-9求如图P2-9所示系统的传递函数Ws
Xcs
,Ws
Xcs。
1
Xrs
2
XNs
图P2-9
2-10求如图P2-10所示系统的传递函数。
图P2-10
2-11求图P2-11所示系统的闭环传递函数。
图P2-11
图P2-12
2-13
画出图
P2-13所示结构图的信号流图,用梅逊公式求传递函数:
W1s
Xcs
,
Xrs
W2s
Xcs。
Ns
图P2-13
仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除谢谢4
精品资料
2-14画出图P2-14所示系统的信号流图,并分别求出两个系统的传递函数
Xc2s。
Xr2s
图P2-14
3-1一单位反馈控制系统的开环传递函数为WKs
1
。
ss1
求:
(1)系统的单位阶跃响应及动态特性指标
、tr、tS、;
(2)输入量xr(t)=t时,系统的输出响应;
Xc1s,
Xr1s
(2)输入量xr(t)为单位脉冲函数时,系统的输出响应。
3-2一单位反馈控制系统的开环传递函数为WKs
Kk
,其单位阶跃响应曲线如图P3-
ss1
1所示,图中的X
=1.25,t=1.5s。
试确定系统参数
K
及
值。
m
m
k
图P3-1
2
3-3一单位反馈控制系统的开环传递函数为
WK
s
n
。
已知系统的xr(t)=1
ss2
n
(t),误差时间函数为et1.4e1.7t
0.4e
3.73t
,求系统的阻尼比
、自然振荡角频率
n、系统的开环传递函数和闭环传递函数、系统的稳态误差。
仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除谢谢5
精品资料
3-4已知单位反馈控制系统的开环传递函数为WK
Kk
,试选择Kk及值以满足下列
s
ss
1
指标。
当xr(t)=t时,系统的稳态误差
e()≤0.02;
当xr(t)=1(t)时,系统的%≤30%,tS(5%)≤0.3s。
2
3-5
已知单位反馈控制系统的闭环传递函数为
WBs
n
2,试画出以
n为常
2
2ns
s
n
数、
为变数时,系统特征方程式的根在
s复平面上的分布轨迹。
3-6一系统的动态结构图如图P3-2所示,求在不同的Kk值下(例如,Kk=1、Kk=3、
Kk=7)系统的闭环极点、单位阶跃响应、动态指标及稳态误差。
图P3-2
3-7一闭环反馈控制系统的动态结构图如图P3-3所示。
(1)求当%≤20%、tS(5%)=1.8s时,系统的参数K1及值。
(2)求上述系统的位置误差系数Kp、速度误差系数Kv、加速度误差系数Ka及其相应的稳态误差。
图P3-3
3-8一系统的动态结构图如图P3-4所示。
求
(1)10,20.1时,系统的%、ts(5%)
仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除谢谢6
精品资料
(2)10.1,20时,系统的%、ts(5%)
(3)比较上述两种校正情况下的暂态性能指标及稳态性能。
图P3-4
3-9如图P3-5所示系统,图中的
Wgs为调节对象的传递函数,
Wcs为调节器的传递函
数。
如果调节对象为Wgs
Kg
,系统要求的指标为:
位置稳态误差
,T1>T2
T1s1T2s1
为零,调节时间最短,超调量%≤4.3%,问下述三种调节器中哪一种能满足上述指标?
其参数应具备什么条件?
三种调节器为
(a)Wcs
s
1
1s
1
Kp;(b)WcsKp
;(c)WcsKp
2s
。
s
1
图P3-5
3-10有闭环系统的特征方程式如下,试用劳斯判椐判断系统的稳定性,并说明特征根在复
平面上的分布。
(1)s3
20s2
4s
50
0
(2)s
3
20
2
4
100
0
s
s
(3)s4
2s3
6s2
8s80
(4)2s5
s
4
15s3
25s
2
2s
7
0
(5)s
6
3
s
5
9
4
18
3
22
2
12
s
12
0
s
s
s
仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除谢谢7
精品资料
3-11单位反馈系统的开环传递函数为
Kk0.5s
1
Wks
2
s1
ss10.5s
试确定使系统稳定的
Kk值范围。
3-12已知系统的结构图如图P3-6所示,试用劳斯判椐确定使系统稳定的Kf值范围。
图P3-6
3-13
如果采用图P3-7所示系统,问
取何值时,系统方能稳定?
3-14
设单位反馈系统的开环传递函数为
Wks
K
,要求闭环特征根的实
s1
0.33s10.167s
部均小于–1,求K值应取的范围。
图P3-7
3-15设有一单位反馈系统,如果其开环传递函数为
(1)Wk
s
10
45s
1
ss
(2)Wk
s
10s
0.1
2s
4
5s
1
s
求输入量为xr
t
t和xr
t24t5t2时系统的稳态误差。
3-16有一单位反馈系统,系统的开环传递函数为
Ws
Kk
。
求当输入量为xrt
1
2
和
t
k
s
2
xrtsin
t时,控制系统的稳态误差。
仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除谢谢8
精品资料
3-17有一单位反馈系统,其开环传递函数为
Ws
3s
10
,求系统的动态误差系数;并
k
s5s
1
求当输入量为xr
t
1t
1t2时,稳态误差的时间函数
est
。
2
3-18一系统的结构图如图
P3-8所示,并设
W1s
K11
T1s
,W2
s
K2
。
当扰动
s
s1
T2
s
量分别以Ns
1、1
作用于系统时,求系统的扰动稳态误差。
s
s2
图P3-8
3-19一复合控制系统的结构图如图
P3-9所示,其中K1
2K31,T2=0.25s,K2=2。
(1)求输入量分别为xrt1,xrt
t,xrt
1
t2时,系统的稳态误差;
2
(2)求系统的单位阶跃响应,及其
%,ts值。
图P3-9
图P3-10
3-20一复合控制系统如图
P3-10所示,图中W
c
s
as
2
bs,Ws
10
。
如
g
s1
0.1s1
0.2s
果系统由1型提高为3型系统,求a值及b值。
4-1求下列各开环传递函数所对应的负反馈系统的根轨迹。
Kg(s
3)
(1)WK(s)
2)
(s1)(s
Kg(s
5)
(2)WK(s)
s(s3)(s2)
仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除谢谢9
精品资料
Kg(s
3)
(3)WK(s)
5)(s
10)
(s1)(s
4-2求下列各开环传递函数所对应的负反馈系统的根轨迹。
(1)WK(s)
Kg(s
2)
s2
2s
3
(2)WK(s)
Kg
s(s2)(s2
2s
2)
(3)WK(s)
Kg(s
2)
s(s3)(s2
2s
2)
(4)WK(s)
Kg(s
1)
s(s1)(s2
4s
16)
(5)WK(s)
Kg(0.1s
1)
s(s
1)(0.25s1)2
4-3已知单位负反馈系统的开环传递函数为
K
WK(s)s(Ts1)(s22s2)
求当K4时,以T为参变量的根轨迹。
4-4已知单位负反馈系统的开环传递函数为
K(sa)
WK(s)
2(s1)
s
求当K
1
时,以a为参变量的根轨迹。
4
4-5已知单位负反馈系统的开环传递函数为
Kg
WK(s)
2
2s2)
(s16)(s
试用根轨迹法确定使闭环主导极点的阻尼比
0.5和自然角频率
n2时Kg值。
4-6已知单位正反馈系统的开环传递函数为
Kg
WK(s)
2
(s1)(s1)(s4)
仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除谢谢10
精品资料
试绘制其根轨迹。
4-7设系统开环传递函数为
Kg(s1)
WK(s)s2(s2)(s4)
试绘制系统在负反馈与正反馈两种情况下的根轨迹。
4-8设单位负反馈系统的开环传递函数为
WK(s)
K(s
1)
s2(0.1s
1)
如果要求系统的一对共轭主导根的阻尼系数为
0.75,用根轨迹法确定
(1)串联相位迟后环节,设
ka
15。
(2)串联相位引前环节,设
ka
15。
4-9已知单位负反馈系统的开环传递函数为
WK(s)
Kg
s(s4)(s20)
设要求kv
12(1/s)、
%25%、ts
0.7s,试确定串联引前校正装置的传递函数,
并绘制校正前、后的系统根轨迹。
4-10设单位负反馈系统的开环传递函数为
Kg
WK(s)
5)
s(s4)(s
要求校正后kv
30(1/s)、主导极点阻尼比
0.707,试求串联迟后校正装置的传递函
数。
4-11已知负反馈系统的开环传递函数为
WK(s)
K
s(2s1)
要使系统闭环主导极点的阻尼比
0.5、自然振荡角频率
n5、kv
50(1/s)时,求
串联迟后—引前校正装置的传递函数,并绘制校正前、后的系统根轨迹。
5-1已知单位反馈系统的开环传递函数为
仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除谢谢11
精品资料
10
WK(s)
1
s
当系统的给定信号为
(1)xr1(t)
sin(t
30
)
(2)xr2(t)
2cos(2t
45)
(3)xr3(t)
sin(t
30
)2cos(2t45)
时,求系统的稳态输出。
5-2绘出下列各传递函数对应的幅相频率特性。
(1)W(s)
Ks
N(K
10,N
1、2)
(2)W(s)
10
0.1s
1
(3)
W(s)
KsN(K
10,N
1、2)
(4)
W(s)
10(0.1s
1)
(5)
W(s)
4
s(s
2)
(6)
W(s)
4
(s
1)(s
2)
(7)
W(s)
s
3
s
20
(8)
W(s)
s
0.2
s(s
0.02)
(9)
W(s)
T2s2
2Ts
1(
0.707)
25(0.2s1)
(10)W(s)s22s1
5-3绘出习题5-2各传递函数对应的对数频率特性。
5-4绘出下列系统的开环传递函数的幅相频率特性和对数频率特性。
K(T3s1)
(1T1T2T30)
(1)WK(s)
s(T1s1)(T2s
1)
仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除谢谢12
精品资料
(2)WK(s)
500
2
s100)
s(s
e0.2s
(3)WK(s)
1
s
5-5用奈氏稳定判据判断下列反馈系统的稳定性,各系统开环传递函数如下
K(T3s
1)
(1)WK(s)
(T3T1T2)
s(T1s
1)(T2s1)
(2)WK(s)
10
1)(0.2s1)
s(s
100(0.01s
1)
(3)WK(s)
1)
s(s
5-6设系统的开环幅相频率特性如图P5-1所示,写出开环传递函数的形式,判断闭环系
统是否稳定。
图中P为开环传递函数右半平面的极点数。
图P5-1
5-7已知最小相位系统开环对数幅频特性如图P5-2。
(1)写出其传递函数
(2)绘出近似的对数相频特性
仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除谢谢13
精品资料
图P5-2
5-8已知系统开环传递函数分别为
6
(1)WK(s)
s(0.25s1)(0.06s1)
75(0.2s1)
(2)WK(s)s2(0.025s1)(0.006s1)
试绘制波德图,求相位裕量及增益裕量,并判断闭环系统的稳定性。
5-9设单位反馈系统的开环传递函数为
WK(s)
2
s(0.1s1)(0.5s1)
当输入信号xr(t)为5rad/s的正弦信号时,求系统稳态误差。
5-10已知单位反馈系统的开环传递函数,试绘制系统的闭环频率特性,计算系统的谐振频
率及谐振峰值。
16
(1)WK(s)
s(s2)
60(0.5s1)
(2)WK(s)
s(5s1)
5-11单位反馈系统的开环传递函数为
仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除谢谢14
精品资料
WK(s)
7
s(0.087s1)
试用频域和时域关系求系统的超调量%及调节时间ts
5-12已知单位反馈系统的开环传递函数为
WK(s)
10
s(0.1s1)(0.01s1)
作尼氏图,并求出谐振峰值和稳定裕量。
5-13如图P5-3所示为0型单位反馈系统的开环幅相频率特性,求该系统的阻尼比和自然
振荡角频率。
图P5-3
6-1设一单位反馈系统其开环传递函数为
WK
4K
s
ss2
若使系统的稳态速度误差系数
kv20s
1,相位裕量不小于
50,增益裕量不小于
10dB,
试确定系统的串联校正装置。
6-2设一单位反馈系统,其开环传递函数为
仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除谢谢15
精品资料
K
WKs
1
s20.2s
求系统的稳态加速度误差系数ka
10s2和相位裕量不小于
35时的串联校正装置。
6-3设一单位反馈系统,其开环传递函数为
1
WKs
s2
要求校正后的开环频率特性曲线与
M=4dB的等M圆相切。
切点频率
p3,,并且在高
频段
200具有锐截止-3特性,试确定校正装置。
6-4设一单位反馈系统,其开环传递函数为
10
WKs
0.5s
1
s0.2s1
要求具有相位裕量等于45及增益裕量等于6dB的性能指标,试分别采用串联引前校正和
串联迟后校正两种方法,确定校正装置。
6-5设一随动系统,其开环传递函数为
WKs
K
s0.5s1
如要求系统的速度稳态误差为10%,Mp1.5,试确定串联校正装置的参数。
6-6设一单位反馈系统,其开环传递函数为
WK
126
s
1
s0.1s10.00166s
要求校正后系统的相位裕量
c
402,增益裕量等于
10dB,穿越频率
c1rad
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 几个 开环 闭环 自动控制系统 例子 资料