自动控制原理第三章课后习题 答案(最新)

3-1系统的微分方程如下：量纲；量纲。(1)(2)求系统的闭环传递函数 (s)和系统的单位冲量响应g(t)和单位阶跃响应c(t)。所有初始条件都已知为零。解决方案：(1)因为闭环传递函数单位冲量响应：单位阶跃响应c(t)(2)闭环传递函数单位冲量响应：单位步长响应h(t)3-2温度计的传递函数是测量容器的水温，一分钟就能显示那个温度的98%的值。如果加热容器使水温以10C/min的速度稳定上升，问温度计的正常状态显示误差是多少。问题，温度计闭环传递函数的解法通过一阶系统阶跃响应特性可以看出。因此，这是可能的。将温度计视为单位反馈系统，开环传递函数如下静态误差系数法，时。根据问题2，系统错误定义为：3-3已知二次系统的单位步距响应如下57355找到系统的超大规模，峰值时间TP和调整时间ts。解决方案：或：根据c(t)获取系统传送件，获得特征参数，获得公式解决指标。如图T3.1所示，3-4机器人控制系统结构图。尝试确定参数值，使其成为系统步长响应的最大时间s，overration。图T3.1练习3-4图每个问题的系统传递函数包括联立解决分母系数比较图T3.2(a)所示的系统的3-5个单位步长响应如图T3.2(b)所示。检查系统参数和。图T3.2练习3-5图解决方案系统阶跃响应曲线为系统闭环传递函数包括(1)联立解决基准(1)此外3-6已知单位反馈伺服系统，如图T3.3，K=16s-1，T=0.25s所示：(1)特性参数和；(2) %和ts计算；(3) %=16%，如果t不变，k应该使用哪个值？图T3.3练习3-6图解决方案: (1)解决方案: (1)系统的闭环传递函数如下：因此：(2)(3) %=16%，如果t没有更改，则存在以下情况：图T3.4所示的3-7系统结构图。已知系统单位步长响应的超出容量%，峰值时间s图T3.4练习3-7图(1)找到系统的开环传递函数。(2)找到系统的闭环传递函数。(3)根据已知性能指标%确定系统参数；(4)计算等速输入系统的稳态误差。解决方案(1)(2)(3)从联盟中完成来自(2)。(4)3-8已知单位反馈系统的单位阶段响应如下：(1)开环传递函数；(2)；(3)稳态误差的作用。3-9已知的系统结构图，如图T3.5所示57355系统稳定时，想确定增益k的值范围。图T3.5练习3-9图解决方案：3-10已知单位反馈系统的开环传递函数如下分别查找输入信号和时间系统的正常状态错误。解决方案静态误差系数法当，当，当，3-11已知单位负反馈系统的开环传递函数是，如果R (t)=2t 2时系统的正常状态错误为0.25，应该使用哪个值？如图T3.6所示，有一个3-12系统结构图。图T3.6练习3-12图(1)寻找当时系统的动态性能指标；(2)如果系统=0.5，单位速度误差，则尝试值和值。(1) (5点)(2)(5点)使用3-13系统的特性方程判断系统的稳定性，确定右半s平面根的数量和纯虚拟根。(1)(2)(3)(4)解决方案(1)=0Routeh: s51 2 11S4 2 4 10S3S2 10sS0 10第一列元素变量编号有两个正根。(2)=0Routeh: s51 12 32S4 3 24 48S3 0S2 48S 0二次方程式，S 24辅助方程式推导：S0 48系统没有正根。求解二次方程，得到一对系统的虚拟根。(3)Routeh: s51 0-1S4 2 0 -2二次方程式S3 8 0辅助方程推导S2 -2sS0 -2第一栏元素变更号，有一个正根；可以通过辅助表达式解决：(4)Routeh: s51 24-25S4 2 48 -50次方程式S3 8 96辅助方程推导S2 24 -50S 338/3S0 -50第一栏元素变更号，有一个正根；可以通过辅助表达式解决：如图T3.7所示，确定3-14控制系统框图稳定系统的值范围。图T3.7练习3-14图原理图驱动的系统开环传递函数如下：Routeh: s51 4 2kS4 1 4kS3 KS2 KsS0 K使系统稳定的k值范围为：3-15单位反馈系统的开环传递函数如下系统特征根的实际部分不能大于，以便确定开环增益的值范围。解决系统开环增益。特征表达式为：替代品：Routeh: s31 2S2 5 K-8sS0使系统稳定的开环增益范围包括：3-16单位反馈系统的开环传递函数如下我想确定稳定系统的总和的范围。求解特征表达式包括：Routeh: S3S2sS0综合结果，系统稳定性参数值，k0如图T3.8所示，3-17船舶横摇稳定系统方框图中引入了内环速度反馈，目的是增加船舶的阻尼。图T3.8练习3-17图(1)求船舶倾斜角的波扰动力矩的传递函数。(2)确保单位步长角度值不超过0.1，系统的阻尼系数为0.5，并且必须满足和的方程式。(3)=1时，确定满足(2)的值和值。解决方案(1)(2)命令：知道了。范例：是您可以释放(3)。如图T3.9所示，显示了3-18系统框图。添加局部反馈前后查找系统的静态位置误差系数、静态速度误差系数和静态加速度误差系数。图T3.9练习3-18图解决方案：添加本地反馈之前，系统开环传递函数如下添加本地反馈后，系统开环传递函数为如图T3.10所示，显示了3-19系统框图。分别计算稳态误差，并说明积分链路设置位置对输入和干涉减少稳态误差的影响。图T3.10练习3-19图解决方案时间，当，当，在反馈比较点和干扰点之间的正向通道中设置积分链路，可以同时减少输入和干扰导致的稳态误差。如图T3.11所示，显示了3-20系统框图。图T3.11练习3-20图(1)如何取值以确保系统稳定性？(2)若要确保系统特征布线均位于平面的左侧，必须使用哪些值？(3)如果需要系统的正常状态错误，应使用哪个值？解决方案(1)Routh:系统稳定范围：(2)到转换：Routh:满足要求的范围包括：(3)静态误差系数法时，命令知道了。综合考虑稳定性和正常状态错误要求，您将获得：3-21宇航员机动控制系统方框图，如图T3.12所示。控制器可以用增益来表示。宇航员及其设备的总惯性矩。图T3.12练习3-21图(1)作为灯信号m输入时，试验为获得系统正常状态错误cm而确定的值。(2)试验使用(1)的值确定的值，以使系统超出%限制为10%。解决方案(1)系统开环传递函数如下时，命令，可取。(2)系统的闭环传递函数如下中选择所需的构件。采取设计。是，用表达式替换。图T3.13所示为3-22大型天线伺服系统图。其中=0.707、=15、=0.15s(1)干扰，为保证输入时系统的稳态误差小于0.01而确定的值；(2)确定系统开环运行(=0)和输入时干扰引起的系统响应的稳态值。图T3.13练习3-22图解决方案(1)干扰下，系统的误差传递函数如下时间，命令得：有这个时候吗如图T3.14所示，3-23控制系统结构图。其中，考试分析：(1)值变化(增加)对系统稳定性的影响；(2)值更改(增加)对动态性能(，)的影响；(3)值变化(增加)对稳态误差的影响。图T3.14练习3-23图解决方案系统开环传递函数包括(1)表示，系统不稳定时，系统总是稳定的。(2)你可以看出，(3)如图T3.15所示，3-24系统方框图(1)编写闭环传递函数表达式；(2)要使系统满足条件：请尝试确定相应的参数。(3)