考研851 自动控制原理
题海 · 题海 · p.66

2-43 设系统信号流图如图 2-79 所示,试求系统的传递函数 \(C(s)/R(s)\)。若 \(K_1=0\),为使上述传递函数 \(C(s)/R(s)\) 保持不变,应如何修改 \(G(s)\)

图:自控原理题海_p066_fig1

图 2-79 系统信号流图

 考察图 2-79,本系统有一条前向通道,三个单独回路,无互不接触回路,即

\[L_1=-\frac{2.5}{s+1}, \quad L_2=-\frac{1}{s(s+1)}, \quad L_3=-\frac{0.5K}{s^2(s+1)}\]
\[\Delta=1-(L_1+L_2+L_3)=1+\frac{2.5}{s+1}+\frac{1}{s(s+1)}+\frac{0.5K}{s^2(s+1)}\]
\[p_1=\frac{0.5K}{s^2(s+1)}, \quad \Delta_1=1\]

由梅森增益公式可得传递函数为

\[\frac{C(s)}{R(s)}=\frac{\sum p_i\Delta_i}{\Delta}=\frac{\dfrac{0.5K}{s^2(s+1)}}{1+\dfrac{2.5}{s+1}+\dfrac{1}{s(s+1)}+\dfrac{0.5K}{s^2(s+1)}}\]
\[=\frac{0.5K}{s^3+3.5s^2+s+0.5K}\]

则当 \(K_1=-5\)\(G(s)=\dfrac{1}{s+1}\) 时,系统的传递函数为

\[\frac{C(s)}{R(s)}=\frac{0.5K}{s^3+3.5s^2+s+0.5K}\]

\(K_1=0\),系统有一条前向通道,两个单独回路,无互不接触回路,即由梅森增益公式可得传递函数为

\[\frac{C(s)}{R(s)}=\frac{\sum p_i\Delta_i}{\Delta}=\frac{\dfrac{0.5KG(s)}{s^2}}{1+\dfrac{G(s)}{s}+\dfrac{0.5KG(s)}{s^2}}=\frac{0.5KG(s)}{s^2+sG(s)+0.5KG(s)}\]

为使传递函数 \(C(s)/R(s)\) 保持不变,即

\[\frac{C(s)}{R(s)}=\frac{0.5K}{s^3+3.5s^2+s+0.5K}=\frac{0.5KG(s)}{s^2+sG(s)+0.5KG(s)}\]

\[G(s)=\frac{1}{s+3.5}\]

2-44 若已知系统信号流图上从源节点 \(R(s)\) 到阱节点 \(C(s)\) 的增益为

\[p=\frac{C(s)}{R(s)}=\frac{ah(1-cf-dg)}{(1-be)(1-dg)-cf}\]

式中的字母分别表示各支路增益,试绘制相应的信号流图。

· 60 ·