机械控制工程基础课后答案(廉自生)(4)

2019-08-31 14:24

3-14 已知单位反馈系统的闭环传递函数为G(s)?函数输入和抛物线函数输入时的稳态误差。

解:将闭环传递函数化为单位反馈形式

an?1s?an求斜坡nn?1s?a1s???an?1s?anan?1s?anG(s)an?1s?ansn?a1sn?1???an?2s2 ?(s)?n ??n?1as?as?a1s???an?1s?an1?1?G(s)n?1nnn?12s?a1s??an?2s 所以开环传递函数为 G(s)?an?1s?anan?1s? nn?122n?2n?3s?a1s???an?2ss(s?a1s???an?2)则其静态误差系数为:

静态位置误差系数 Kp?limG(s)H(s)??

s?0静态误差 ess?1?0

1?Kps?0静态速度误差系数 KV?limSG(s)H(s)?? 静态误差 ess?1?0 KV2静态加速度误差系数 Ka?limSG(s)H(s)?s?0an an?2静态误差 ess?1a?n?2 Kaan故当斜坡输入时,系统静态误差系数为无穷大,其静态误差为零。

4-1 某单位反馈系统的开环传递函数为G(s)?表达式。

(1)xi(t)?sin(t?30?) (2) xi(t)?3cos(2t?60?)

5,试求下列输入时,输出的稳态响应s?1解:上述控制系统的闭环传递函数为

?(s)?其频率特性为

X0(s)G(s)55 ???Xi(s)1?G(s)s?1?5s?6?(j?)?X0(j?)5 ?Xi(j?)j??656??22则 |?(j?)|??536??2

??(j?)??tg?1??6

当输入信号为 xi(t)?sin(t?30) 时 可令 t?t?30 即 xi(t)?sint 此时

'''???1

555???0.822

36?1376.08?1则 |?(j?)|? ??(j?)??tg'1??tg?10.167??9.46???9?28' 6'?即 xi(t)?|?(j?)|sin(t?9.46) 将变量t换成t

xi(t)?|?(j?)|sin(t?30?9.46) ?0.822sin(t?20.54) ?0.822sin(t?2032) 当输入信号为xi(t)?3cos(2t?60)时 可令 t?t?30

即 xi(t)?3cos2t?3sin(90?2t) 此时

''?'???'??''???2 R?3

536?22?55??0.791 406.32则 |?(j?)|? ??(j?)??tg?1'2??tg?10.333??18.43???18?26' 6?'?即 xi(t)?R|?(j?)|sin[(90?2t)?18.43] ?3?0.791cos(2t?18.43) ?2.373cos(2t?1826) 将变量t换成t

xi(t)?2.373cos(2t?60?18.43) ?2.373cos(2t?78.43) ?2.373cos(2t?7826)

4-2 试画出具有下列传递函数的极坐标图。

11(1) G(s)? (2) G(s)?

s(0.1s?1)0.01s?12(0.3s?1)7.5(0.3s?1)(s?1)(3) G(s)?2 (4) G(s)?

s(s2?12s?100)s(5s?1)(0.2s?1)(0.025s?1)(5) G(s)?2 (6) G(s)?5e?0.1s

s(0.005s?1)(0.001s?1)解:(1)G(s)??'???'?'?''1

0.01s?111?e?j?arctan?T1?

1?jT?1?T2?2Im0 G?j??? 1 (2)G(s)?1

s(0.1s?1)1e??j?90??arctTa?n ?G?j????1??T22 当??0时,G?j??????90?

???

???2T?j???t?22??2

当???时,G?j???0??180?

Re?G?j?????T??0.1

lim???

Im-0.1 0 ???

(3)G(s)?2(0.3s?1)

s2(5s?1) G?j???21?T12?2?21?T22?2e?j?180??arctanT1??arctanT2??21?T1T2?2?j2?T1?T2?? ???21?T22?2???? 当??0时,G?j??????180? 当???时,G?j???0??180?

Im?? ? 0

(4) G(s)?7.5(0.3s?1)(s?1)

s(s2?12s?100)G(j?)?7.5(j?T2?1)(j?T3?1) 22?[(1??T1)?j2??T1]当??0时,G?j??????180? 当???时,G?j???0??180?

Im?? ? 0

(5)G(s)?(0.2s?1)(0.025s?1) 2s(0.005s?1)(0.001s?1)G(j?)?(j?T3?1)(j?T4?1) 2?(j?T1?1)(j?T2?1)当??0时,G?j??????180? 当???时,G?j???0??360?

Im ??0 ? 0???Re

(6)G(s)?5e?0.1s

G?j???5e?j0.1?

Im ???0 Re


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