第3章 控制系统的时域分析习题.doc

第3章控制系统的时域分析****题
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)。
k(t)??
3-2 设某高阶系统可用下列一阶微分方程近似描述
Tc(t)?c(t)??r(t)?r(t)
其中,0<(T-τ)<1。试证系统的动态性能指标为
td???ln????
??T??????T ?T??
tr? ts??3?T??T???)?T ?
3-3 一阶系统结构图如题3-3图所示。要求系统闭环增益K??2,调节时间ts?(s),试确定参数K1,K2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r(t)?1(t),n(t)?%各需多长时间?
(2) 当有阶跃扰动n(t)?,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%%
所需的时间, 1
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
G(s)?
可求得K和a的值。?(s)K ?V(s)s(s?a)
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
,试求电机传递函数。
[提示:注意
3-6 单位反馈系统的开环传递函数G(s)?
位阶跃响应h(t)和调节时间ts 。 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ts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 ts?3(s),峰值时间tp?1(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: Kd??(s)=,其中?(t)?,单位是弧度/秒] dtV(s)s?a4,求单s(s?5)
(1) 若?=,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?
2
3-10 机器人控制系统结构图如题3-10图所示。试确
定参数K1,K2值,使系统阶跃响应的峰值时间tp?
(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
G(s)? s(?1)
?(0)?1作用下的时间响应。试求系统在误差初条件e(0)?10,e
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K1,K2和a。
3-14 题3-14图是电压测量系统,输入电压et(t)伏,输出位移y(t)厘米,放大器增益K?1