第二章补充习题

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1. 试用结构图等效化简求图2-32所示各系统的传递函数

)

()

(s R s C .

解 (a )

所以: 4

321324321

43211)()

(G G G G G G G G G G G G G G s R s C ++++= (b )

所以: H

G G G s R s C 22

11)()(--=

(c )

2. 试用梅逊增益公式求上题中各结构图对应的闭环传递函数。

解 (a )图中有1条前向通路,3个回路,有1对互不接触回路

,,,2111432111G G L G G G G P -==∆=

,,,21321323432)(1L L L L L G G L G G L +++-=∆-=-=

4

32132432143211

11)()(G G G G G G G G G G G G G G P s R s C ++++=∆∆=

(b )图中有2条前向通路,1个回路

,,,,,H G L G P G P 2122211111

==∆-==∆= 11L -=∆

H

G G G P P s R s C 22

122111)()(--=

∆∆+∆=

(c )图中有1条前向通路,3个回路

,,,211132111G G L G G G P -==∆=

,,,)(132********L L L G G G L G G L ++-=∆-=-=

3

2132213211

11)()(G G G G G G G G G G P s R s C +++=∆∆=

3. 求图中系统从v 到y的传递函数。

解:

4. 已知系统方程组如下:

⎪⎪⎩⎪⎪⎨

⎧=-=-=--=)

()()()()]()()([)()]()()()[()()()]()()[()()()(3435233

612287111s X s G s C s G s G s C s X s X s X s G s X s G s X s C s G s G s G s R s G s X 试绘制系统结构图,并求闭环传递函数

)

()

(s R s C 。 解 系统结构图如下图解所示。

利用结构图等效化简或梅逊增益公式可求出系统的闭环传递函数为

8

43217432154363243211)()

(G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G s R s C -+++=

5. 试用梅逊增益公式求图中系统的闭环传递函数。

解:

图中有2条前向通路,3个回路,有1对互不接触回路

112311

P G G G =∆=,, 234211111,P G G L G H =∆=-=+,

,,,3213213332111H H H G G G L H G L H G L -==-=

,21321)(1L L L L L +++-=∆

则有

1122

123341111331231231133

()()(1)

1P

P C s R s G G G G G G H G H G H G G G H H H G H G H ∆+∆=∆

++=

+-+-

6.建立图示系统的微分方程。其中外力)(t F ,位移)(t x 为输入量;位移)(t y 为输出量;k (弹性系数),f (阻尼系数)和m (质量)均为常数。

解:如图解所示,取A,B 两点分别进行受力分析。 对A 点有

)()(111dt

dy

dt dx f x x k -=- (1)

对B 点有

y k dt

dy

dt dx f 21)(=- (2)

联立式(1)、(2)可得:

dt

dx k k k y k k f k k dt dy

2112121)(+=

++

7.系统结构图如下:分别用等效变换和梅逊公式法求系统的闭环传递

函数)(s Φ.

解(1):等效变换法:

1423121

12423423

14123

1442232121123

()()()

()

1[]()

1s C s R s G G G G G G H G H G G G G G G G G G G G G G G H G G H G G H G G G ∴Φ=

+=

++++++=

+++++

解(2):梅逊公式法:系统有2条前向通道,5个回路,没有不相交的回路。

41243212321211G G H G G G G H G G H G G +++++=∆

1G 1241213211= == ∆∆=G P G G G P

14123

1442232121123

1(s)C(s)R(s)

G G G G G G G G H G G H G G H G G G Φ=

++++++

8.求传递函数

解:回路4个:

3

3

3

2

1

2

2

1

1

i

H

G H G G H G H G L --+-=∑

两两不接触回路两个:Ⅰ-Ⅱ, Ⅱ-Ⅳ

L L L )

H G )(H (G )H )(G H G (L L k

j

i

33222

2

1

1

j i =-+-=∑∑

3

2322121333212211H H G G H H G G H G H G G H G H G 1 --++-+=∆∴

前向通道两条:

112123222p G G ;1p G ;1-G H =∆==∆=

1122

1232211221233312122323

p p (s)G G G (1-G H )

1G H G H G G H G H G G H H G G H H ∆+∆∴Φ=

+=

+-++--

9.已知系统结构图,求?)

s (R )

s (C =

解:本结构图有2条前向通道,6个回路(其中I ,V 两回路不相交)