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自动控制原理邹伯敏课后答案-自动控制原理课后答案

写出来可能有点乱,但为了帮你过关,我把邹伯敏《自动管住原理》那些晦涩的定理,先撸开了说。别整那些“起初、其次”,直接上干货,如何解决都别绕弯子。 开方艰难与根轨迹的脾气 根轨迹这东西,本质上是对开根号的逆运算。拿 $s=0.5$ 为例,你的根轨迹图里,虚轴上的零点一般就是 $pm sqrt{0.5}$。
要是你刚画完图,发现虚轴上的根轨迹端点不匹配,别急着怪图画错了,大约率是你拿根号算反了。
比如开方 $100$,根是 $10$;开方 $64$,根是 $8$。
要是答案里让你求 $2s^2+5s+1$ 的特征根,$s^2=0.25$,那 $s$ 就是 $0.5$ 和 $-0.5$。
要是你解错了这个基础开方,后面所相关于阻尼比、超调量的计算全都会崩。 闭环传递函数如何凑出来 别搞那些复杂的拉普拉斯变换积分推导,忒累。
记住,闭环传递函数就是把开环 $G(s)H(s)$ 代入公式。
比如题里给了一个 $G(s)=frac{1}{s(s+1)(s+2)}$,$H(s)=1$,那 $G(s)H(s)$ 就是 $G(s)$,别搞成 $G^{-1}(s)$ 要么 $G(s)^{-1}$。公式写对,后面的拉氏逆变换直接对应。
比如 $e^{-at}sin(omega t)$ 这种形式,别去猜它是多少,直接查表要么拉氏积分表里找,写出来就行。 系统稳定性:劳斯判据是命门 别整那些频域分析,内模稳定性用劳斯判据最快。拿 $s^3+3s^2+(4s+3)s^2+1$ 为例,先把 $s^2$ 项合并,拿到 $s^3+3s^2+4s^2+s+3$,这就变成 $s^3+7s^2+4s+3$。
这个式子要是系数都正数,那系统稳。
要是系数变负了,比如 $s^3-s^2+...$,那系统肯定不稳。判断过程挺好办:要是第一列全是正的,说明稳;要是负数出现,说明不稳定。 超调量那个公式 超调量 $sigma %$ 等于 $e^{pi xi} - 1$ 再乘以 $100%$。别再去背 $100%$ 对应的 $xi$ 是多少,那是死记硬背。
记住 $xi = frac{alpha}{1+alpha}$ 这个关系。
比如算出 $xi=0.5$,那 $alpha=1$。
要是是 $xi=0.4$,算出 $alpha approx 2.5$。
这个 $alpha$ 就是阻尼比 $zeta$ 对应的系数。算出来直接套进 $sigma % = e^{pi alpha} - 1 times 100%$ 就行。 响应速度看啥? 别看速度常数 $K_v$ 要么 $K_p$,那是衡量稳态精度的。
看的是最大超调量 $sigma_{max}$ 和调节工夫 $t_s$。
要是超调量大,说明震荡大,系统可能欠阻尼;要是调节工夫长,响应慢,一般是系统大要么比例系数小。
要是这两者一个正常一个超,总得检查一下参数是不是取多了要么取少了。
比如 $K_p$ 忒小,系统响应忒慢;$K_p$ 忒大,系统震荡剧烈。 单位阶跃响应如何看? 画单位阶跃响应图,工夫轴上横着的是工夫,纵轴是输出值。关切两个点:一是过零点工夫,二是稳态值。稳态值就是 $y(t)$ 在无穷远处的极限,除以输入幅值就是 $K_v$。过零点工夫要是是 $0.2s$,那响应速度还能够。
要是过零点工夫超过 $1s$,那肯定响应忒慢。 扰动 influences 如何算 扰动法里,把输入变 0,只留扰动 $w(t)$。
比如 $w(t)$ 是阶跃,那 $H_{db}(s) = frac{1}{s(s+1)}$。算出输出 $Y(s)$,然后求拉氏逆变换。
要是输出有个 $e^{-t}$ 的项,那这个项来自扰动。
这个 $e^{-t}$ 的系数,再乘以扰动幅值,就是此时的输出幅值。别去管 $K_v$ 了,扰动看的是瞬态响应那一层。 频率响应里的对数幅度 画对数幅频特性,横轴是频率 $omega$,纵轴是 $lg |G(jomega)|$!
注意,纵轴是 $lg |G(jomega)|$,别写成 $lg |G(jomega)|$ 中间多了 $10$。频率轴上,从低到高,$5, 10, 20...$。幅频特性图上,斜率是 $pm 20$dB/dec 是典型的波特图特征。相位呢,斜率 $pm 90$ 度也是常规操作。相位图是复平面上的向量图,横轴虚轴,纵轴实轴。 综合一下如何解题 别单看点,要看关联。
比如题目给定了阻尼比 $zeta=0.6$,让你求阻尼器系数 $K$。根据 $zeta = frac{1}{sqrt{1+frac{C}{K}}}$,直接解方程就行。
要是题目给定了超调量百分比 $M_p=50%$,反推 $zeta$ 就是 $0.6$。两种方式算出来的 $zeta$ 要是差大量,得回头检查公式有没有抄错,比如 $xi$ 和 $zeta$ 是不是搞反了。 最终总结 自动管住原理就是拿数学工具解决物理难题。根轨迹画得准,参数算得对,稳定性判据用得好,单位阶跃图画得准,系统才能稳定运行。大题分步骤做:参数确定、开环函数求出来、开方算根、闭环函数化简、逆变换。大题分步骤做,别想啥“终极解法”,前面哪一步错了,后面就全废了。多拿公式,少背故事,考试时写的答案才会像人话。
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