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习题一
1.Thedifferentialequationofasystemshownbelow,
trytoestablishthedynamicstructurediagramof
thesystemanddeterminethetransferfunction
Y(s)/R(s),Y(s)/N1(s),Y(s)/N2(s).
x1(t)
r(t)y(t)n1(t)
x2(t)
3x1(t)
x3(t)
x2(t)x5(t)
2dx4(t)
x(t)
dt
3
x5(t)
x4(t)n2(t)
10x5(t)
d2y(t)
dy(t)
dt2
dt
2.AFeedbackcontrolsystemhasthestructure
showninfigure2.DeterminetheK1andK2sothat
theunitstepresponsey(t)hasTp=and=2%.
R(s)
-
K1Y(s)
s(s+1)
K2s+1
Figure2
theinputsignalofthesystemisr(t)1(t)t,
themeasuredoutputresponse
1
for
y(t)(t0.9)
0.9e10t.
(1)
Determine
thesystemtransfer
function
Y(s).
R(s)
(2)
For
aunit
step
inputandaunit
ramp
input
,calculate
the
steady-state
error
respectively.
4.Anegativefeedbacksystemhasalooptransfer
function
K
2.
GH(s)
s(s2)
(1)Using
theRouth-Hurwitzcriterion,
findthe
valueofthegainKwhentheclosed-loopsystemhastwopolesontheimaginaryaxis.
FindthevalueofthegainKwhens=-3and
otherrootsofthecharacteristicequation.
unityfeedbacksystemhasaplant
K(s
1)
G(s)
(s1)2
(1)Sketch
therootlocus
of
theclosed-loopsystem.
(2)DeterminetherangeofKforstability.
(3)FindthegainKatthebreakawaypoint.
amplitude
frequency
characteristic
curveof
2
minimumphasesystemsshownbelow,writeoutthe
systemtransferfunctionrespectively.
L(w)dBL(w)dB
-20dB/dec
-20dB/dec
12
-40dB/dec
0
w
0
400
w
1
10
4
200
(a)
(b)
-40dB/dec
L(w)dB
L(w)dB
-20dB/dec
-40dB/dec
-40dB/dec
10
-20dB/dec
0
0.1
0.2
w0
0.4
0.05
w
0.025
-20dB/dec
-40dB/dec
-40dB/dec
(d)
(c)
7.Aunityfeedbackcontrolsystemhasaplant
G(s)
10(s
1)
s
s
s(
1)(
1)
30
PlottheBodediagramofG(s).
DeterminethephasemarginPMandgainmarginGM.
PlotthepolarplotandMarkGM,PMonthethismap.
3
习题二
Aunitynegativefeedbackcontrolsystemhastheplant
G(s)
K
s(s2K)
Determinethepercentovershootduetoaunitstepinput.
ForwhatrangeofKisthesettlingtimelessthan1
second
2.Acontrolsystemisshowninfigure2.
(1)whenr(t)=tandn(t)=t,determineallsteady-stateerrorofthesystem.
(2)whenr(t)=1(t)andn(t)=0,determinetheandTs.
Figure2
Acontrolsystemshowninfigurecontrolleristheproportionalcontroller,Gc(s)=Kp.
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