中航大自控电子版课后习题习题(4)

试用奈氏稳定判据判定闭环系统的稳定性。

5－11 应用MATLAB分别绘制习题5－5、5－10的开环幅相频率特性，伯德图和闭环频率特性。

习题

6－1 设图1-7 导弹发射架方位随动控制系统的开环传递函数为

KG(s)H(s)?

s(0.2s?1)(0.03s?1)在给定位移输入信号以最大转速30?/s旋转时输出位移允许有3密位（1密位?0.06?）的稳态误差，试确定开环放大系数K，绘出系统的伯德图，并讨论串联超前校正对系统动态响应性能改善的效果。

6－2 设某单位负反馈控制系统的开环传递函数为

KG(s)H(s)?

s(0.5s?1)在给定输入信号为单位斜坡函数时满足稳态误差ess?0.02，试确定开环放大系数K，并计算确定K值下的相位裕度。若要求系统有50°的相位裕度，如何进行串联超前校正？

6－3 题6－3图所示三个控制系统的开环对数幅频特性渐近线L0和串联校正环节的对数幅频特性渐近线Lc均已知。试写出它们校正后的开环传递函数表达式，并计算图a、图b

所示两系统校正后的相位裕度和幅频裕度，时域指标的超调量和调节时间。

L(?)L(?)L(?)40200.1?140L07020?110?1L060100Lc40Lc?1?3?4?1?2?5?1?20?10?20L0??6?20110?2Lc?2?2

a) b) c)

题6－3图 系统开环对数幅频渐近线和串连校正装置对数幅频渐近线

6－4 一单位负反馈控制系统的开环传递函数为

40G(s)H(s)?

s(0.2s?1)(0.0625s?1)

16

(1) 试设计串联超前校正装置的传递函数，使系统在不改变稳态传输的前提下具有

30?的相位裕度和13～16dB的幅值裕度，并估算校正后系统响应的最大超调量和调节时间；

(2) 试设计串联滞后校正装置的传递函数，在不改变稳态传输的前提下具有45°的相位裕度和15～17dB的幅值裕度，并估算校正后系统响应的最大超调量和调节时间。

6－5 上题系统采用-1/-2/-1/-2/-3四阶期望频率特性串联校正，要求响应的超调量

?%?38%，调节时间ts?1.4s，试设计校正装置的传递函数。

6－6 某单位负反馈控制系统的开环传递函数为

G(s)?1 2s(0.01s?1)校正后要求稳态误差系数Ka?100，试分别设计串联校正装置的传递函数,满足：

（1）系统开环频域指标??50?，?c?30rad/dec； （2）系统闭环频域指标Mr?1.4，?b?40rad/dec。 6－7 某晶闸管整流的直流电动机速度给定控制系统是由电流内环和转速外环组成的。其中电流内环的系统动态结构图如题6－7图

R(s)E(s)C(s)Gf(s)?Gci(s)G1(s)G2(s)H(s)题6－7图 恒速系统电流内环部分动态结构图

1所示。其中，Gf(s)?为

0.002s?1电流给定量滤波环节的传递函数；

407.8为晶闸管整流环节的传递函数；G2(s)?为直流电动机环节的传

0.0033s?10.2s?10.12递函数；H(s)?为电流检测信号经滤波环节的传递函数。试按典Ⅰ期望特性设计

0.002s?1G1(s)?电流环调节器的传递函数Gci(s)，使：

(1)电流环的稳态速度误差系数为Kvi?200；

(2)电流环输出量具有?%?5%的超调量和tsi?0.032s的响应速度。 6－8 上题控制系统的转速外环动态结构图如题6-8图所

R(s)E(s)C(s)Gf(s)1示，其中Gf(s)?为速度

0.02s?1

?Gcn(s)G1(s)G2(s)H(s)题6－8图 恒速系统速度外环部分动态结构图

17

8.321为电流内环的等效传递函数；G2(s)?为

0.011s?1s0.01电机轴上输出转矩转换为转速的传递函数；H(s)?为测速发电机检测信号经滤波

0.02s?1给定量滤波环节的传递函数；G1(s)?环节的传递函数。试按典Ⅱ期望特性设计转速环调节器的传递函数Gcn(s)，使：

(1)转速环的稳态速度误差系数为Kvn?20；

(2)转速环输出量具有?%?37.6%的超调量和tsi?0.3s的响应速度。 6－9 某单位负反馈控制系统的开环传递函数为

G(s)?K

s(s?3)(s?9)（1）试用根轨迹校正法确定使系统近似有?%?20%超调量的K值。

（2）若要求系统响应的超调量近似为15％、响应速度为校正前的2倍，可采用何种校正方式？试确定校正装置的传递函数。若保持调整好的动态指标变化不大时将稳态精度提高8倍，如何校正？

（3）若要求超调量近似为15％、响应速度为校正前的1/2，可采用何种校正方式？试确定校正装置的传递函数。

6－10 图6-28所示控制系统的动态结构图各部分的传递函数分别为

G1(s)?1020，G2(s)?

(0.01s?1)(0.1s?1)s试设计局部负反馈传递函数Gc(s)使校正后的控制系统具有：

(1)稳态速度误差系数Kv?200/s； (2)相位裕度??45?。

6－11 上题中的各传递函数若为

G1(s)?15

G2(s)?要求校正后系统的开环传递函数为

10

s(0.25s?1)(0.05s?1) 18

G(s)?试确定反馈校正装置的传递函数。

150(1.25s?1)

s(16.67s?1)(0.03s?1)26－12 某复合控制系统的动态结构图如题6－12图所示。

（1）试设计前馈控制器传递函数Gc(s)，使斜坡输入时的稳态误差为零； （2）选择K值使响应呈过阻尼性质。

6－13 按扰动量补偿的复合控制系统的动态结构图如题6－13图所示。试确定扰动补偿传递函数GN(s)使响应不受扰动量的影响。

N(s)GN(s)KNK2Gc(s)R(s)??E(s)K0.2s?15s(0.6s?1)C(s)R(s)??KE(s)1T1s?1?K2s(T2s?1)C(s)

题6－12图 按给定量补偿的复合 题6－13图 按扰动量补偿的复合

控制系统动态结构图 控制系统动态结构图

习题

7－1 试计算题7-1图所示非线性特性的描述函数。 7－2 试计算题7-2图所示非线性结构图的描述函数。

ybykxckbcxx

kMyda)b)c

题7－1图 非线性特性 题7－2图 非线性串联环节

7－3 试计算题7-3图所示非线性系统的自振振幅和频率。

7－4 非线性系统如题7-4图所示，试用描述函数法分析系统的稳定性。

19

e?5s(s?0.5)?11k?1crey?e3y?2s(s?1)(s?2)c

题7－3图 非线性系统结构图 题7－4图 非线性系统结构

7－5 非线性系统如题7-5图所示，试用描述函数法确定自振的振幅和频率。

re11y11?1y2?10s(s?1)(s?2)c

题7－5图 非线性系统结构图

7－6 确定下列二阶微分方程在相平面上奇点的位置，指明奇点的性质，并绘出相变量的方向场。

（1）e?e?3e?0 （2）c?2c?6c?0

r(t)e(t)??????（3）c?1.5c?6c?5?0

7－7 确定下列二阶微分方程在相平面上奇点的位置，指明奇点的性质，并绘出相变量的方向场。

（1）e?e?e?0 （2）c?signc?6c?0 （3）c?6c?5?0

?????????1sc(t)

题7－8图 线性系统结构图

???7－8 试用相平面法绘制题7-8图所示系统的相轨迹图。已知r(t)?5?1(t)，输入量作用前系统处于静止状态。

r(t)?5t?1(t)作7－9 试用相平面法绘制题7-9图所示系统分别在输入量r(t)?5?1(t)、用下误差相变量的相轨迹图，并绘制误差特性时域曲线和响应特性时域曲线。设系统在输

入量作用前处于静止状态。

20

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库中航大自控电子版课后习题习题(4)在线全文阅读。