控制工程基础第六章习题答案
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6-1 (a)G c (S )=V 0(S )V i (S )
=
Z 1
Z 1+Z 2=
R
R +1
=
RCS
RCS +1=
TS
TS +1
(b)G c (S )=1CS 1
CS
+R =1
RCS +1=1
TS +1
6-2 (a)
V i (S )R 1
=-
V 0(S )R 2
•
R 22R 2
2+R 2
→G c (S )=-
R 2+R 3R 3
(1+
R 3R 2
R 2+R 3
CS )=-K p (1+TdS )
小区中间变量V p (S)得到G c (S )=V 0(S )V i (S )
=-
R 12+R 1R 3RCS +R 3R 2
R 1R 2
(b)V i (S )
R 1
1+R 1C 2S
=-
V 0(S )
R 2+
12∴G c (S )=V 0(S )
V i
(S )=-(R 1C 1S +1)R 2C 2S
R 1C 2S
=-
(T 2S +1)(T 1S +1)
T 2S
(c)
V i (S )R 1
=-
V 0(S )
R 2
2∴G c (S )=
V 0(S )V i (S )
=-
R 21+R 2CS
R 1
=-R 2R 1•
1
1+R 2CS
=-K c •11+TS
K c =R 2R 1
T=R 2C
6-3 G C 1(S )=
S +1S +10
=10•01S +10.1S +1
•1
10
α=10
G C 2(S )=S +1S +20
=
20•0.05S +10.1S +1
•1
20
α=20
G C (S )=
S +10.02S +10
=
50•0.02S +10.02S +1
α=50
αm =sin −1α−1α+1=sin −110−1
10+1=54.90 64.80 73.90 W m =
1√α•T
=1√10•0.1=3.16 1√20•0.05=4.47 1
√50•0.02=7.07
L(W m )=10log α=10log 10=10分贝 13分贝 17分贝 6-4 G C 1 S =S +1
5S +1α=0.2 T=5
幅值5倍 10倍 20倍
φ(w)=-90
-4.550 -2.410
G C 2 S =S +1
10S +1α=0.1 T=10 幅值20log α=−20分贝
相角 -10.150
-5.130 -2.160
G C 3 S =20S +1
20S +1α=0.05 T=20 幅值20log 20+20log 0.05=0分贝
相角φ(w)=-10.60
-5.40 -2.760
6-5 G C (S )=(2.5S +1)(S+1)
(25S +1)(0.1S +1)α=10 T 1=0.1T 2=25
φ m =sin −1
α−1α+1
=550
W m =
1√α•T 1
=3.16
L(W m )=-10log α=-10分贝
6-6 用根轨迹法校正A、B为-1±j√3
未校正导流对AB产生的相角为-193.90所以加上PD调节后的附加相角为β=193.90-1800 =140log14=√3
x
→x=6.95 ∴Z c的值为-7.95
所以G k S=K g S+7.95
S S+1.5K gA=S S+1.5
S+7.95
|s=−1+j
√3
=
√3+6.952
=0.5
所以G c S= K p1+TdS=Td K p(S+1
Td
)
1
Td
=7.95 → Td=0.125 5 Td K p=0.5→K p=0.795
∴G c S=0.795(1+0.126S) 以-0.795为圆心,以R=7.16为半径的圆。
6-7 K g=0.5K=K g•7.95
1.5=
2.65 斜坡下的稳态误差e ss=1
K v
=1
R
=0.377
e ss变为原来的10%,则K变为原来的10倍为26.5
增加一对极点比零点更靠近坐标原点的开环偶极子改善稳态性能,
设S+Z c
S+P c =S+0.5
S+0.05
坐标原点附加分支对瞬态性能基本不影响,达能改善它的稳态性能
6-8 用第一种方法,求K pp和自然振荡周期T
φs=
8K p
S2+5S+4+8K p
特征方程S2+5S+4+8K p=0
S2 1 4+8K p
S1 5 0
S04+8K p
6-9 K v=4(S−1)=K g
10
=4 →K g=40绘制未校正导流的Bode图
20log K=12 dB 转折频率为W1=1 W2=10
G0S=4
S(S+1)(0.1S+1)
∴r=150W c=2∴Kℎ=0.25 Lℎ=12分贝
要求r‘=450选择串联超前校正装置φm=r‘−r+Δ=65.50+150=81.5(比较大)
α=1−sinφm
1+sinφm
=180 选择串联滞后校正装置
r‘+Δ=450+50=500在L0w找出φ0w=130对应的频率作为新的截止频率W c’=0.7 L00.7=34分贝
6-10 e ss≤1
150=1
K v
=1
K
要求K=15 r=450W c≤7.5Lℎ=6分贝
W c=4(S−1)r=120不满足要求
选择超前校正装置W c≤7.5S−1取W c=7.5=W m 则L07.5=-10分贝则10logα=10 ∴α=10
φm=550 T=1
√αW m =0.042 αT=0.42∴G C(S)=0.42S+1
0.042S+1
r=62.50
6-11 要求K a=2校正后应成为Ⅱ型系统8%≤40% h=40+64
40−16
=4.33
取h=5 h=W2
W1
取K=2,绘制未校正系统的Bode图