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自动控制原理 第五章频率响应分析法习题及答案.doc

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第五章习题与解答 5-1 试求题5-1图(a)、(b)网络的频率特性。 (a) (b) 题5-1图 R-C网络 解 (a)依图: (b)依图: 5-2 某系统结构图如题5-2图所示,试根据频率特性的物理意义,求下列输入信号作用时,系统的稳态输出和稳态误差 (1) (2) 题5-2图 反馈控制系统结构图 解 系统闭环传递函数为: 频率特性: 幅频特性: 相频特性: 系统误差传递函数: 则 (1)当时, ,rm=1 则 (2) 当 时: 5-3 若系统单位阶跃响应 试求系统频率特性。 解 则 频率特性为 5-4 绘制下列传递函数的幅相曲线: 解 幅频特性如图解5-4(a)。 幅频特性如图解5-4(b)。 图解5-4 幅频特性如图解5-4(c)。 5-5 已知系统开环传递函数 试分别计算 和 时开环频率特性的幅值和相角。 解 计算可得 5-6 试绘制下列传递函数的幅相曲线。 (1) (2) 解 (1) 取ω为不同值进行计算并描点画图,可以作出准确图形 三个特殊点: ① ω=0时, ② ω=0.25时, ③ ω=∞时, 幅相特性曲线如图解5-6(1)所示。 图解5-6(1)Nyquist图 图解5-6(2) Nyquist图 (2) 两个特殊点: ① ω=0时, ② ω=∞时, 幅相特性曲线如图解5-6(2)所示。 5-7 已知系统开环传递函数 ; 当时,,,单位速度稳态误差,试写出系统开环频率特性表达式。 解: 绘制的幅相曲线,然后顺时针转180°即得到幅相曲线。的零极点分布图及幅相曲线分别如图解5-7(a)、(b)所示。的幅相曲线如图解5-7(c)所示。 依题意有: , ,因此。 另有: 可得: ,,。 所以: 5-8 已知系统开环传递函数 试概略绘制系统开环幅相曲线。 解 的零极点分布图如图解5-9(a)所示。 变化时,有 分析平面各零极点矢量随的变化趋势,可以绘出开环幅相曲线如图解5-8(b)所示。 5-9 绘制下列传递函数的渐近对数幅频特性曲线。 (1) ; (2) ; (3) (4) (5) 解 (1) 图解5-9(1) Bode图 Nyquist图 (2) 图解5-9(2) Bode图 Nyquis
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