第3章 控制系统的时域分析习题.doc

第三章控制系统的时域分析****题 3-1 已知系统脉冲响应如下,试求系统闭环传递函数Φ(s) 。 tetk 25 .10125 .0)( ?? 3-2 设某高阶系统可用下列一阶微分方程近似描述 Tctctrtrt ?????()()()()?其中, 0< (T- τ) <1 。试证系统的动态性能指标为 TT Tt d???????????????? ln693 .0tT r? Tt s?????????) ln( 3 ? 3-3 一阶系统结构图如题 3-3 图所示。要求系统闭环增益 2??K ,调节时间 ? st (s) ,试确定参数 21,KK 的值。 3-4 在许多化学过程中,反应槽内的温度要保持恒定, 题 3-4 图( a )和( b )分别为开环和闭环温度控制系统结构图,两种系统正常的 K 值为 1。(1)若)(1)(ttr?,0)(?tn 两种系统从开始达到稳态温度值的 % 各需多长时间? (2) 当有阶跃扰动 )(?tn 时,求扰动对两种系统的温度的影响。 3 -5 一种测定直流电机传递函数的方法是给电枢加一定的电压,保持励磁电流不变,测出电机的稳态转速;另外要记录电动机从静止到速度为稳态值的 50%或 % 所需的时间, 利用转速时间曲线(如题 3-5 图)和所测数据, 并假设传递函数为)()( )()(ass KsV ssG????可求得 K 和a 的值。若实测结果是:加 10 伏电压可得每分钟 1200 转的稳态转速, 而达到该值 50% 的时间为 秒,试求电机传递函数。[ 提示:注意)( )(sV s?=as K?,其中 dt dt ???)( ,单位是弧度/秒] 3 -6 单位反馈系统的开环传递函数)5( 4)(??ss sG ,求单位阶跃响应)(th 和调节时间 t s 。 3-7 设角速度指示随动系统结构图如题 3-7 图。若要求系统单位阶跃响应无超调, 且调节时间尽可能短, 问开环增益 K 应取何值,调节时间 st 是多少? 3-8 给定典型二阶系统的设计指标:超调量?%5?% ,调节时间 st3?(s) ,峰值时间1? pt (s) ,试确定系统极点配置的区域,以获得预期的响应特性。 3 -9 电子心律起博器心率控制系统结构图如题 3-9 图所示,其中模仿心脏的传递函数相当于一纯积分环节,要求: (1)若?= 对应最佳响应,问起博器增益 K 应取多大? (2) 若期望心速为 60次/ 分钟, 并突然接通起博器,问1 秒钟后实际心速为多少?瞬时最大心速多大? 3 -10 机器人控制系统结构图如题 3-10 图所示。试确定参数 21,KK 值,使系统阶跃响应的峰值时间 ? pt (s) ,超调量?%2?%。 3 -11 某典型二阶系统的单位阶跃响应如题 3-11 图所示。试确定系统的闭环传递函数。 3 -12 设单位反馈系统的开环传递函数为)( )(??ss sG 试求系统在误差初条件 1)0(,10 )0(??ee ?作用下的时间响应。 3 -13 设题 3-13 图( a )所示系统的单位阶跃响应如题 3-13 图( b )所示。试确定系统参数, 1K 2K 和a。 3 -14 题 3-14 图是电压测量系统,输入电压)(te t 伏,输出位移)(