习题答案2010作业答案3

1、E4.7带透明塑料外壳的潜水艇可能会给水下休闲带来革命性的变化。微型潜水艇的下潜深度控制系统如图E4.7所示。 (a)确定系统的闭环传递函数T(s)=Y(s)/R(s); (b)确定系统的灵敏度； (c)确定由干扰D(s)=1/s引起的稳态误差； (d)由当输入为阶跃信号R(s)=1/s.而系统参数的 取值为K=K2=1,1K110时，计算系统的响应y(t)，并确定响应速度最快时KI的取值。 图E4.7 下潜深度控制系统答案：由mason公式：(b) (c) 本小题的关键在于求出Y(s)/D(s)，并能看出E(s)=-KY(s) (d) ，当取10时响应速度最快。统计：除(c)问，基本都能正确

2、完成P4.4如图P4.4所示,某控制系统有两条前向通路。 (a)确定整个系统的传递函数T(s)=Y(s)/R(s)； (b)应用式(4.16)计算系统的灵敏度； (c)确定灵敏度是否依赖于U(s)或M(s)。 图P4.4具有2条前向通路的系统答案：由mason公式可得，(b)(c)由上式可知灵敏度不依赖于U(s)和M(s)。统计：基本都能正确完成CDP4.1前面题CDP2.1中介绍了用于平移加工工件的铰盘驱动系统。如图CDP4.1所示,该系统可用电容传感器来测量工件的位移,所得的测量值线性度高,精确度好.试建立该反馈系统的解析模型,并在控制器取为放大器，且H(s)=1时,确定系统的响应.另外,

3、请选取放大器增益a的几个典型值，具体计算系统的单位阶跃响应。 图CDP4.1带电容传感器的反馈系统，速度计装在电机轴上(可选),开关一般为断开状态答案：由CDP2.1，将电机的模型带入该题，又由题设，速度计通常是断开状态，所以不予考虑，得到以下框图：_电机部分的传函为：其中，接着用MATLAB进行辅助计算，m文件程序如下：%sys parametersMs=5.693;Mb=6.96;Jm=10.91e-03;r=31.75e-03;bm=0.268;Km=0.8379;Kb=0.838;Rm=1.36;Lm=3.6e-03;%Controller gainKa1=2;Ka2=5;Ka3=10

4、;Ka4=100;%Motor and slide modelJt=Jm+r2*(Ms+Mb);num=Km;den=Lm*Jt Rm*Jt+Lm*bm Kb*Km+Rm*bm 0;sys=tf(num,den)%Transfer function: 0.8379%Sys=-8.519e-005 s3 + 0.03315 s2 + 1.067 s%closed-loop tf and step responsesys_cl1=feedback(Ka1*sys,1)sys_cl2=feedback(Ka2*sys,1)sys_cl3=feedback(Ka3*sys,1)sys_cl4=feed

5、back(Ka4*sys,1)step(sys_cl1,sys_cl2,-,sys_cl3,-.,sys_cl4,:),gridGc取不同值时的单位阶跃响应图统计：本题做对的很少MP4.6考虑如图MP4.6(a)所示的机械转盘系统。转盘旋转产生的力矩为，制动器产生的阻尼力矩为，干扰力矩为d(t),输入力矩为r(t)，系统的转动惯量为J。机械转盘系统的传递函数为： 其闭环控制系统如图 MP4.6(a)所示。若角度的预期值为，其他参数的取值为k=5,b=0.9，J=1.(a)利用MATLAB计算系统对单位干扰d(t)的开环响应假定r(t)=0；（b）若控制器增益为K=50,利用MATLAB计算系统

6、对单位阶跃干扰d(t)的闭环响应；(c)在同一个图上画出系统对干扰输入的开环和闭环响应曲线，并讨论闭环反馈控制对干扰的抑制作用。 (a) 机械转盘系统 (b)机械转盘系统的反馈控制图MP4.6答案：程序段：%(a)J=1;k=5;b=0.9;num=1/J;den=1 b/J k/J;sys=tf(num,den);t=0:0.1:10;yo=step(sys,t);%(b)K0=50;numk=K0;denk=1;sysk=tf(numk,denk);sys_cl=feedback(sys,sysk);yc=step(sys_cl,t);%(c)plot(t,yo,t,yc,-)xlabel(Time(sec),ylabel