自动控制原理_于希宁_课后习题答案2(3)

2018-11-24 18:41

(1)G(j?)?-1?1KK?e?j(tg?T1?tg?T2)

(j?T1?1)(j?T2?1)[(?T1)2?1][(?T2)2?1] ?K(1??2T1T2)?jK?(T1?T2)(?2T12?1)(?2T22?1)??0

Im

?KT1T2T1?T2??0时,limG(j?)?K?0? ;

???0K??0Re???时,limG(j?)?0?180?。

???特性曲线与虚轴的交点:令 Re[G(j?)]?0,即

1??2T1T2?0???1T1T2

题2-5-5(1)解图

代入Im[G(j?)]中,

Im[G(j?)]??KT1T2

T1?T2该系统幅相频率特性曲线如题2-5-5(1)解图所示。 (2)

G(j?)??K(??j)K ?j?(j??1)?(?2?1)??0时,limG(j?)????90?;

??0 KIm求渐近线

??0???0RelimRe[G(j?)]?lim?K??1) ??K

??0?(?2

题2-5-5(2)解图

??0????时,limG(j?)?0??180?。

???该系统幅相频率特性曲线如题2-5-5(2)解图所示。

(3)

G(j?)?K(j?T1?1)??(j?T2?1)??02??K(?2T1T2?1)?Kj?(T1?T2)?(?22T22?1)

??0?K(T1?T2)Im??0时,limG(j?)????90?;

求渐近线

???0Re题2-5-5(3)解图

??0limRe[G(j?)]?limK?(T1?T2)2??0?(?2T2?1)?K(T1?T2)?0

???时,limG(j?)?0??90?。

???该系统幅相频率特性曲线如题2-5-5(3)解图所示。 (4)

G(j?)?K(j?T1?1)??(j?T2?1)2

?K?2T1?T2ImT12?1??0??0T1?T2?2?2T22?1ejtg-1

???0Re(T1?T2时,??0时,limG(j?)????180?;

??0曲线始于负实轴之上;T1?T2时,曲线始于负实轴之下。)

题2-5-5(4)解图

???时,limG(j?)?0??180?。

???该系统幅相频率特性曲线如题2-5-5(4)解图所示。 (5)

?5000??j250(75??2)250G(j?)??

j?(j??5)(j??15)?(?2?52)(?2?152)??0时,limG(j?)????90?。

??0 ?0.89Im求渐近线

??0limRe[G(j?)]?lim?5000??5)(??15)222??0?(?2??0.89

?0.17???0Re ?,曲线顺时 ???时,limG(j?)?0??270??? 针穿过负实轴。

??0?求曲线与负实轴的交点

题2-5-5(5)解图

令Im[G(j?)]?0,得??75。

Vx?Re[G(j?)]????0.17

75该系统幅相频率特性曲线如题2-5-5(5)解图所示。

(6)

G(j?)?50j?(??2?j??1)??0Im ??50[??j(1??2)] ?66.7

?50???0Re?[?2?(1??2)2]??0时,limG(j?)????90?;

求渐近线

??0??0?limRe[G(j?)]?lim

?50???]2??0?[(1??2)2??50

题2-5-5(6)解图

该系统传递函数分母上有一个振荡环节,其T?1,??0.5。所以当???r时有最大值。

11?2?2?0.71 T?r?频率特性的最大值 G(j?)??0.71?66.7?215.3?

?,曲线顺时针穿过负实轴。 ???时,limG(j?)?0??270???求曲线与负实轴的交点

令Im[G(j?)]?0,得??1。

Vx?Re[G(j?)]??1??50

该系统幅相频率特性曲线如题2-5-5(6)解图所示。 (7)

?K??jKK G(j?)??j?(j??1)?(?2?1) ?K??1)?K??0?Im??0时,limG(j?)???90?;

??0???0Re求渐近线

??0

??K题2-5-5(7)解图

limRe[G(j?)]?lim??0?(?2

???时,limG(j?)?0?180?,传递函数分母上有一个不稳定环节,曲线逆时

???针变化,不穿越负实轴。

该系统幅相频率特性曲线如题2-5-5(7)解图所示。

(8)

?2T12?1j(180??tg?1?T1?tg?1?T2)(?2T1T2?1)?j?(T1?T2)j?T1?1G(j?)??e? 2222j?T2?1?T?1?T2?12?; ??0时,limG(j?)?1?180??0随着?的增加,分子上的不稳定环节先起作用,幅值增大,相角减小。之后,分母上的稳定环节再起作用,幅值增加速度减慢,相角继续减小。

???时,limG(j?)????T1?0?。 T21T1T2ImjT1T2特性曲线与虚轴的交点:令 Re[G(j?)]?0,即

?2T1T2?1?0???

?1??0?0???T1T2Re代入Im[G(j?)]中

题2-5-5(8)解图

Im[G(j?)]?T1 T2该系统幅相频率特性曲线如题2-5-5(8)解图所示。

2-5-6 系统开环传递函数如下,试分别绘制各系统的对数幅频特性的渐近线和对数相频特性曲线。

(1)G(s)?10(s?1)2 (2)G(s)?

(2s?1)(8s?1)s2(3)G(s)?10(s?0.2)?20(5s?1) (4)G(s)?10(s?50)?50(0.02s?1) s2(s?0.1)s2(10s?1)s(s?10)s(0.1s?1)【解】:(1)

① K?2,20lgK?6.02。 ②转折频率

11?0.125,一阶惯性环节;?2??0.5,一阶惯性环节。 82?1?③ ??0,低频渐近线斜率为0。

④ 系统相频特性按下式计算

?(?)??arctg8??arctg2? 得

??

0.01 0.05 0.1 0.2 0.5 1 10 ?????(2)

-5.7° -27.5° -50.0° -79.8° -121.0° -146.3° -176.4° 系统的对数幅频特性的渐近线和对数相频特性曲线如题2-5-6解图(1)所示。 ① K?10,20lgK?20。 ② 转折频率

?1?1,一阶微分环节。

③ ??2,低频渐近线斜率为?40dBdec,且过(1,20dB)点。 ④ 系统相频特性按下式计算

?(?)?arctg??180? 得

???????0.1 -174.3° 0.2 -168.7° 0.5 -153.4° 1 -135° 2 -116.6° 5 -101.3° 10 -95.7° 系统的对数幅频特性的渐近线和对数相频特性曲线如题2-5-6解图(2)所示。

(1) (2)

(3)

① 典型环节的标准形式

G(s)?20(5s?1)s2(10s?1)

② K?20,20lgK?26.0。

③ 转折频率

?1?0.1,一阶惯性环节;?2?0.2,一阶微分环节。

④ ??2,低频渐近线斜率为?40dBdec,且其延长线过(1,26dB)点。 ⑤ 系统相频特性按下式计算

?(?)??180??arctg10??arctg5?


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