《计算机控制系统》课后题答案-刘建昌等科学出版社(9)

2019-08-03 14:31

两边同时乘以?1?w?,并化简整理得:

32.33125w3?3.68145w2?1.64735w?0.33995?0

劳斯阵列为:

w3w2w1w02(4)z?z?0.632?0

2.331253.681451.4320.339951.647350.33995

考察阵列第1列,系数全部大于零,因此系统是稳定的,没有不稳定极点。

解答:令z?1?w,代入特征方程,有 1?w?1?w?1?w?0.632?0 ???1?w1?w??两边同时乘?1?w?,并化简整理得:

222.632w2?0.736w?0.632?0

劳斯阵列为:

w2w1w02.6320.6320.7360.632

考察阵列第1列,系数全部大于零,因此系统是稳定的,没有不稳定极点。 (5)(z?1)(z?0.5)(z?2)?0 解答:由题知,闭环系统的极点分别为

z1??1,z2??0.5,z3??2

因为有两个极点不在单位元内,故系统不稳定,有两个不稳定极点。 3.8已知单位反馈系统开环脉冲传递函数,试判断闭环系统的稳定性。 (1)WK(z)?0.368z?0.264

z2?1.368z?0.368解答:闭环系统特征方程为

F?z??z2?z?0.632?0F(1)?1?1?0.632?0.632?0F(?1)?1?1?0.632?2.632?0

0.632?1所以,闭环系统稳定。 (2)WK(z)?

z?0.7(z?1)(z?0.368)

41

解答:闭环系统特征方程为

F?z??z2?0.368z?1.068?0F(1)?1?0.368?1.068?1.7?0F(?1)?1?0.368?1.068?2.436? 0

1.068?1,不满足a0?a2的条件。

所以,闭环系统不稳定。

10z2?21z?2(3)WK(z)?3z?1.5z2?0.5z?0.04

解答:闭环系统特征方程为

F?z??z3?8.5z2?21.5z?1.96?0

F(1)?1?8.5?21.5?1.96?32.96?0

??1?

所以,闭环系统不稳定。(4)WK(z)?3F(?1)?1?8.5?21.5?1.96?12.04?0

1.96?1,不满足a0?a3的条件。

10zz2?z?0.5

解答:闭环系统特征方程为

F(z)?z2?9z?0.5?0F(1)?1?9?0.5?10.5?0

??1?2F(?1)?1?9?0.5??7.5?0,不满足?-1?F(?1)?0。

n所以环系统不稳定。

3.9 已知闭环系统的特征方程,试用朱利稳定性判据判断系统是否稳定。 (1)z2?1.5z?0.6?0

解答:在上述条件下,朱利阵列为

z0

0.6 1 -0.64

z1

-1.5 -1.5 0.6

z2

1 0.6

最后一行计算如下:

b0?b1?0.61??0.6410.60.6?1.51?1.542

?0.6

①条件F(1)?0满足,因为F(1)?1?1.5?0.6?0.1?0。

②条件(?1)nF(?1)?0满足,因为(?1)2F(?1)?1?1.5?0.6?3.1?0。 ③a0?a2满足,即0.6?1。

④b0?bn?1满足,因为?0.64?0.6。 由以上分析可知,该系统是稳定的。 (2)z2?1.7z?1.05?0 解答:在上述条件下,朱利阵列为

z0

1.05 1 0.1025

z1

-1.7 -1.7 -0.085

z2

1 1.05

最后一行计算如下:

b0?b1?1.051?0.102511.051.05?1.71?1.7??0.085

①条件F(1)?0满足,因为F(1)?1?1.7?1.05?0.35?0。

②条件(?1)nF(?1)?0满足,因为(?1)2F(?1)?1?1.7?1.05?3.75?0。 ③a0?a2不满足,因为1.05?1。

④b0?bn?1满足,因为0.1025??0.085。 由以上分析可知,该系统是不稳定的。 (3)z3?2.3z2?1.7z?0.3?0 解答:在上述条件下,朱利阵列为

z0-0.3 1 -0.91

z11.7 -2.3 1.79

z2-2.3 1.7 -1.01

z31 -0.3

最后一行计算如下:

43

b0?b1?b2??0.311?0.3??0.91?0.3?2.3?1.79

11.7?0.31.7??1.011?2.3①条件F(1)?0满足,因为F(1)?1?2.3?1.7?0.3?0.1?0。

②条件(?1)nF(?1)?0满足,因为(?1)3F(?1)??(?1?2.3?1.7?0.3)?5.3?0。 ③a0?a3满足,即?0.3?1。

④b0?bn?1不满足,因为?0.91??1.01。 由以上分析可知,该系统是不稳定的。 (4)z3?2.2z2?1.51z?0.33?0 解答:在上述条件下,朱利阵列为

z0 z11.51 -2.2 1.7017

z2-2.2 1.51 -0.784

z31 -0.33

-0.33 1 -0.8911

最后一行计算如下:

b0??0.3311?0.33??0.8911

?0.33?2.2b1??1.701711.51b2??0.331.51??0.7841?2.2①条件F(1)?0不满足,因为F(1)?1?2.2?1.51?0.33??0.02?0。

②条件(?1)nF(?1)?0满足,因为(?1)3F(?1)?1?2.2?1.51?0.33?5.04?0。 ③a0?a3满足,即?0.33?1。

④b0?bn?1满足,因为?0.8911??0.784。 由以上分析可知,该系统是不稳定的。

3.10 离散控制系统如下图所示,试求系统在输入信号分别为1(t),t,t2/2时的系统稳态误差。

44

1?e?sT4图中,T?1s,Wh0(s)?。 ,Wd(s)?ss?1解答:系统开环脉冲传递函数

?4??G(s)??1G(z)??1?z?1?Z??1?zZ???s(s?1)??s????1?1???1?z?1?4????11?e?Tz?1??1?zz?z?e?z?1?z?1??4z?z?1??z?e?1??1

4(1?e?1)?z?e?1又已知

E?z??当r?t??1?t?时,

R?z?

1?G?z?R?z??zE?z??z?11?zz?1 4?1?e?1?z?e?1由终值定理得:

ess?lim?z?1?E?z??limz?111??0.2

z?14(1?e?1)1?41?z?e?1当r?t??t时,

zR?z??Tz?z?1?2?z?z?1?2E?z??1??z?1?2?14?1?e?

z?e?1由终值定理得:

45


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