自动化控制学习.pptx

《自动化控制学习.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动化控制学习.pptx（27页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、3-2 电路如图，设系统初始状态为零。电路如图，设系统初始状态为零。第三章习题课第三章习题课 (3-2)解解:(1)求系统的单位阶跃响应求系统的单位阶跃响应,及及uc(t1)=8 时的时的t1值值R1Cs+1R1/R0G(s)=R0=20 k R1=200 k C=2.5F uc(t)=K(1 e tT-)KTs+1=T=R1C=0.5 K=R1/R0=10 =10(1 e -2t)8=10(1 e -2t)0.8=1 e -2te -2t=0.2 t=0.8-+R1R0Curuc第1页/共27页g(t)=e-t/TTK t1=0.8 =4(2)求系统的单位脉冲响应，单位斜坡求系统的单位脉冲响

2、应，单位斜坡 响应响应,及单位抛物响应在及单位抛物响应在t1时刻的值时刻的值第三章习题课第三章习题课 (3-2)解解:uc(t)=K(t-T+Te-t/T)=4 R(s)=1s2R(s)=1R(s)=1s3T2=K(ss+1/T+Ts2-1s3-T2)=1.2 1s3KTs+1Uc(s)=-0.5t+0.25-0.25e-2t)12t2uc(t)=10(第2页/共27页3-3 已知单位负反馈系统的开环传递函已知单位负反馈系统的开环传递函数，求系统的单位阶跃响应。数，求系统的单位阶跃响应。4s(s+5)G(s)=第三章习题课第三章习题课 (3-3)解解:=s2+5s+4 C(s)R(s)4s(s

3、+1)(s+4)C(s)=4R(s)=s11/3s+41s+=4/3s+1-13c(t)=1+-4t-t43-e e 第3页/共27页3-4 已知单位负反馈系统的开环传递函已知单位负反馈系统的开环传递函数，求系统的上升时间数，求系统的上升时间tr、峰值时间、峰值时间tp、超调量超调量%和调整时间和调整时间ts。1s(s+1)G(s)=第三章习题课第三章习题课 (3-4)解解:=s2+s+1 C(s)R(s)12=1n 2n=1=0.5=1n=0.866d=n2 1-=60o-1=tg 21-tr=d -=3.14-3.14/30.866=2.42 tp=d3.140.866=3.63%=100

4、%e-1-2=16%-1.8ets=3n=6 ts=4n=8第4页/共27页3-5 已知系统已知系统零初始条件下的微分方程零初始条件下的微分方程，求，求系统的脉冲响应及单位阶跃响应、峰值时间系统的脉冲响应及单位阶跃响应、峰值时间tp、超调量、超调量%和调整时间和调整时间ts。0.2dc(t)dt=2r(t)(1)第三章习题课第三章习题课 (3-5)第5页/共27页+0.24dc(t)dt+c(t)=r(t)(2)0.04d2c(t)dt2第三章习题课第三章习题课 (3-5)=s2+6s+25 C(s)R(s)25解解:2=25n 2n=6=0.6=5n 第6页/共27页3-6 已知系统的单位阶

5、跃响应已知系统的单位阶跃响应:c(t)=1+0.2e -60t-10t-1.2e(1)求系统的闭环传递函数。系统的闭环传递函数。(2)求系统的阻尼比和无阻尼振荡频率。系统的阻尼比和无阻尼振荡频率。第三章习题课第三章习题课 (3-6)解解:0.2s+601s+C(s)=1.2s+10-s(s+60)(s+10)=600=s2+70s+600 C(s)R(s)600R(s)=s12=600n 2n=70=1.43=24.5n 第7页/共27页3-7 设二阶系统的单位阶跃响应曲线如图，设二阶系统的单位阶跃响应曲线如图，系统的为单位反馈，求系统的传递函数。系统的为单位反馈，求系统的传递函数。tc(t)

6、010.11.3解解:第三章习题课第三章习题课 (3-7)tp=0.121-n=0.3e-1-2e1-2=3.3n2 1-3.140.1=31.421-/=ln3.3=1.1921-)2/(=1.429.862=1.42-1.422=0.35=33.4n nn s(s+2)G(s)=21115.6s(s+22.7)=第8页/共27页3-8 已知单位负反馈系统的开环传递函已知单位负反馈系统的开环传递函数，求系统数，求系统K、T值以满足动态指标：值以满足动态指标：%30%，ts0.3(5%)。Ks(Ts+1)G(s)=第三章习题课第三章习题课 (3-8)解解:=Ts2+s+K C(s)R(s)Ks

7、2+=T1s+TKTKT12n=ts=3n 0.3n 10T0.050.3e-1-20.3528.6n 2=n TK=817.96K40.9第9页/共27页3-9 已知系统的结构和受到已知系统的结构和受到F=10N作用时的作用时的响应曲线如图，确定系统的参数试响应曲线如图，确定系统的参数试K、m,f值。值。第三章习题课第三章习题课 (3-9)Fy(t)kfmtc(t)00.0630.08第10页/共27页3-10 已知系统结构，求系统已知系统结构，求系统K、值以满足动值以满足动态指标：态指标：%=30%，ts=0.5(5%)。第三章习题课第三章习题课 (3-10)-s-Ks(0.5s+1)R(

8、s)C(s)第11页/共27页3-11 已知闭环系统的特征方程式，试用已知闭环系统的特征方程式，试用劳斯判据判断系统的稳定性。劳斯判据判断系统的稳定性。第三章习题课第三章习题课 (3-11)(1)s3+20s2+9s+100=0解：解：劳斯表如下：劳斯表如下：s1 s0 s3 s2 1 9 20 100 4 100系统稳定。系统稳定。(3)s4+8s3+18s2+16s+5=0 1 18 5 s4 s3 8 16 劳斯表如下：劳斯表如下：s2 16 5 s1 216 16 s0 5系统稳定。系统稳定。第12页/共27页3-12 已知单位负反馈系统的开环传递函数，已知单位负反馈系统的开环传递函数

9、，(1)试确定系统稳定时试确定系统稳定时K值范围值范围,(2)确定使闭环确定使闭环极点实部不大于极点实部不大于-1的的K值范围。值范围。第三章习题课第三章习题课 (3-12)G(s)=s(s+4)(s+10)K解解:s4+3s3+4s2+2s+Ks+2K=0 1 4 2K s4 s3 3 2+K s2 b31 b31=10-2K 3 (K-1.7)(K+11.7)0 K00第14页/共27页3-14 已知系统结构如图，试确定系统稳已知系统结构如图，试确定系统稳定时定时值范围。值范围。第三章习题课第三章习题课 (3-14)R(s)-s+1s10s(s+1)C(s)解解:G(s)=s2(s+1)1

10、0(s+1)(s)=s3+s2+10 s+1010(s+1)s3 s2 1 10 1 10 s1 b31 s0 10 b31=10 -10 1 01第15页/共27页3-15 已知系统结构如图，试确定系统稳定已知系统结构如图，试确定系统稳定时时k和和的稳定域。的稳定域。第三章习题课第三章习题课 (3-15)-R(s)C(s)s(0.1s2+0.5 s+1)K 第16页/共27页r(t)=I(t)+2t+t23-16 已知单位反馈系统的开环传递函数，已知单位反馈系统的开环传递函数，试求试求K p、Kv和和Ka 并求稳态误差并求稳态误差ess第三章习题课第三章习题课 (3-16)解：解：(0.1s

11、+1)(0.2s+)(1)G(s)=20Kp=20=0ess1=R01+Ks2R(s)=1s2+s32+=121K =0 ess2=Ka=0 ess3=ess=第17页/共27页s2(s2+4s+10)(3)G(s)=10(2s+1)=2Kp=ess1=0s2(0.1s2+0.4s+1)=(2s+1)K =ess2=0Ka=1 ess3=2 ess=2=1K =10 Ka=0 ess3=ess=s(s+2)(s+10)(2)G(s)=200s(0.5s+1)(0.1s+1)=10Kp=ess1=0ess2=K 2第三章习题课第三章习题课 (3-16)第18页/共27页3-17 已知系统结构如图

12、。已知系统结构如图。第三章习题课第三章习题课 (3-17)解解:-R(s)-K1ss2C(s)(1)单位阶跃输入单位阶跃输入:G(s)=s2+K1sK1(s)=s2+K1s+K1K1确定确定K1 和和值值。%=20%=20%ts=1.8(5%)2n=K12=K1n=0.2e-1-2ts=3n=1.8=0.45n31.8*0.45=3.72 n K1=13.7=0.24第19页/共27页(2)求系统的稳态误差：求系统的稳态误差：r(t)=I(t),t,12t2 解解:G(s)=s2+K1sK1=s(s+1)K111=1Kp=ess1=0R(s)=1sR(s)=s21K =K ess2=0.24R

13、(s)=s31Ka=0 ess3=第三章习题课第三章习题课 (3-17)第20页/共27页3-18 已知系统结构如图。为使已知系统结构如图。为使=0.7时时 单位斜坡输入的稳态误差单位斜坡输入的稳态误差ess=0.25第三章习题课第三章习题课 (3-18)确定确定 K 和和值值。-s-Ks(s+2)R(s)C(s)解解:G(s)=s2+2s+K sK=s(s+1)2+K12+KK(s)=s2+(2+K)s+KK2n=2+K2=Kn =2*0.7 K ess=2+K K =0.25=0.25K-2 K K K=31.6=0.186第21页/共27页+R(s)G(s)F(s)C(s)+-D1(s)

14、D2(s)E(s)3-19 系统如图系统如图第三章习题课第三章习题课 (3-19)解解:r(t)=I(t)(1)求求r(t)作下的稳态误差作下的稳态误差essr=lim s 1+G(s)F(s)s0s1=1+G(0)F(0)1(2)求求d1(t)和和d2(t)同时作用下的稳态误差同时作用下的稳态误差d1(t)=d2(t)=I(t)Ed(s)=-G2(s)H(s)1+G1(s)G2(s)H(s)D(s)essd=lim s -F(s)1+G(s)F(s)s0-11+G(s)F(s)+s1第22页/共27页=1+G(0)F(0)-1+F(s)(3)求求d1(t)作用下的稳态误差作用下的稳态误差G(s)=Kp+KsJs1F(s)=essd=lim s -F(s)1+G(s)F(s)s0s1-s0s1=lim s 1+(Kp+KsJs1)Js1=0第三章习题课第三章习题课 (3-19)第23页/共27页第三章习题课第三章习题课 (3-20)第24页/共27页第三章习题课第三章习题课 (3-21)第25页/共27页第三章习题课第三章习题课 (3-22)返回返回第26页/共27页感谢您的观看！第27页/共27页