考虑因素:截止频率,相角裕度;
19、简述奈奎斯特稳定判据
奈奎斯特稳定判据:若奈奎斯特曲线不穿过\((-1,j0)\),且逆时针包围临界点\((-1,j0)\)的圈数\(R\)等于开环传递函数的正实部极点数\(P\),此时系统闭环稳定,否则不稳定。
20、一控制系统结构如图,说明该闭环系统的超调量、峰值时间、带宽与 K,T 间的关系。
图注:此图按解析文字反推重建,非原卷扫描图。 原卷此处的方框图未被扫入。重建依据:解析明确写出开环传递函数 \(G(s)=\dfrac{K/T}{s(s+1/T)}=\dfrac{K}{s(Ts+1)}\),并直接按标准二阶闭环形式取 \(2\zeta\omega_n=\dfrac1T\)、\(\omega_n^2=\dfrac KT\)——这只在单位负反馈下成立,故拓扑被唯一确定。若原图实含非单位反馈环节,本图不适用。
结构图(方框图,文字还原): 输入 \(R(s)\) 进入比较点的正输入端;比较点输出误差 \(E(s)\);\(E(s)\) 送入前向通道唯一环节 \(\dfrac{K}{s(Ts+1)}\)(一个积分环节串一个惯性环节);该环节输出即 \(C(s)\);\(C(s)\) 由引出点直接(增益为 1,无环节)反馈到比较点的负输入端。即:单位负反馈的典型二阶系统。
解析:由图可知传递函数为:
故:
解得:
超调量:
又:
所以峰值时间:
带宽公式:\(w_b=w_n\left((1-2\varepsilon^2)+\sqrt{(1-2\varepsilon^2)^2+1}\right)^{\frac{1}{2}}\),代入\(\omega_n=\sqrt{\dfrac{K}{T}},\ \zeta=\dfrac{1}{2\sqrt{KT}}\)即可。
Ps:二阶系统带宽公式见胡寿松第七版 P233,公式复杂且过于冷门,一般没有考生会刻意去记。
21、在工程实际中,常用输入-输出的实际方法判断系统是否为线性系统,说明系统在正弦输入信号作用下,如何判别该系统为线性系统还是非线性系统?
解析:施加正弦输入,测量输出的频率,若输出频率不变,则为线性系统;若输出频率发生畸变,则为非线性。
22、用 Bode 图说明系统延迟环节 \(e^{-\tau s}\) 对系统产生的影响。
解析:举例:
绘制 bode 图如下: