考研851 自动控制原理
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二、(20分)某线性二阶系统如下图所示,其中\(G(s)=\dfrac{4}{s(s+2)}\)

\(\underline{\dfrac{}{s(s+2)}}\)

图:控制系统方框图

(框图说明:\(R(s)\) 输入,经加法器(\(+\)\(-\))得 \(E(s)\),输入 \(G(s)\) 环节,输出为 \(C(s)\)\(C(s)\) 反馈经 \(H(s)\) 环节后接入加法器负输入端,构成闭环负反馈系统。)

(1) 请确定反馈环节 \(H(s)\),使闭环反馈系统具有以下特性:\(\zeta=\dfrac{\sqrt{2}}{2}\)\(\omega_n=2\sqrt{2}\)

红笔批注(手写推导): \(D(s)=s^2+2s+4H(s)=0\) \(D(s)=s^2+2\zeta\omega_n s+\omega_n^2=s^2+4s+8=0\) \(\Rightarrow H(s)=\left(2+\dfrac{s}{2}\right)\)

(2) 绘制系统的单位阶跃响应示意图,计算并标注超调量和调节时间(容许误差5%)的值

(3) 如果\(H(s)=1\),当输入\(r(t)=2+t\)时,求系统稳态误差

(提示:\(\sigma\%=e^{\frac{-\pi\zeta}{\sqrt{1-\zeta^2}}}\times 100\%\)

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