第五章自动控制原理 黄坚 课后答案

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5-1设单位负反馈系统的开环传递函数1

10)(+=

s s G ,当把下列输入信号作用在闭环系统输入端时,试求系统的稳态输出。 (1))30sin()( +=t t r

(2) )452cos(2)( -=t t r

计算的最后结果:

(1)) 83.24sin(905.0)(+=t t c ;

(2)) 3.532cos(785.1)(-=t t c ;

5-2设控制系统的开环传递函数如下,试绘制各系统的开环幅相频率特性曲线和开环对数频率特性曲线。

(1))15)(5(750)(++=s s s s G (2))

1110)(1(200)(2++=s s s s G (3))18)(12(10)(++=

s s s G (4))1008()1(1000)(2+++=s s s s s G (5))1(10)(-=s s s G (6)1

3110)(++=s s s G (7))15)(1.0()2.0(10)(2+++=

s s s s s G (8)13110)(+-=s s s G 绘制各系统的开环幅相频率特性曲线:

绘制各系统的开环对数频率特性曲线:

5-3已知电路如图所示,设R 1=19k Ω,R 2=1 k Ω,C=10μF 。试求该系统传递函数,并作出该

系统的伯德图。 计算的最后结果:19.0,2.0)(,1

)(1221112===+=+=c R T c R R T s T s T s G ; 5-4已知一些最小相位系统的对数幅频特性曲线如图所示,试写出它们的传递函数(并粗略地画出各传递函数所对应的对数相频特性曲线)。

计算的最后结果数字:(a) 110

10)(+=s s G (b) 101)(s s G +=;

(c) )1100

)(101.0(100

)(++=s s s s G ; (d) )1100)(110)(1(250)(+++=s s s s G ; (e) 3.0,3.50,]12)[(100

)(2==++=

ξωωξωn n

n s s s s G 5-6画出下列给定传递函数的极坐标图。试问这些曲线是否穿越实轴。若穿越,则求其与实轴交点的频率ω及相应的幅值)(ωj G 。

(1) )

21)(1(1)(s s s s G ++=; (2) )1(1)(2s s s G +=

; 计算的最后结果: (1) s rad /71.0=ω,幅值67.0;

(2)不穿越 ;

5-7设系统的奈氏曲线如图所示,其中p 为s 的右半平面上开环根的个数,v 为开环积分环节的个数,试判别系统的稳定性。

解:

最后结果: (a)不稳定; (b )稳定; (c) 不稳定; (d) 稳定; (e) 稳定; (f) 稳定; (g) 稳定; (h) 不稳定。 5-8设系统的开环传递函数如下,试绘制各系统的伯德图,并求出穿越频率ωc 。

(1) )

1.01)(5.01(10)(s s s s G ++= (2) )10016()

2.01(75)(2+++=

s s s s s G 计算的最后结果: (1)s rad c /5.4=ω; (2)s rad c /75.0=ω。

5-14已知系统的开环传递函数为)

11.0)(1()(++=s s s K s G ,分别判定当开环放大倍数K=5和K=20时闭环系统的稳定性,并求出相位裕量。

计算的最后结果:5=K 时,06.111>= γ,闭环系统稳定。

20=K 时,07.112<-= γ,闭环系统不稳定。

5-17某最小相位系统的开环对数幅频特性如图所示。要求:

(1)求出系统开环传递函数;

(2)利用相位裕量判断系统的稳定性;

(3)将其对数幅频特性向右平移十倍频程,试讨论对系统性能的影响。 计算的最后结果: (1))1201)(11.01(10

)(++=s s s s G ;

(2)07.5>= γ,闭环系统稳定;

(3)系统的稳定性改变,调节时间缩短,系统动态响应加

快。

5-18已知系统的结构如图所示,试绘制系统的伯德图,并计算)(c w γ。

解:

-