考研851 自动控制原理
题海 · solution · p.94

(接上页 3-12 题解答)

\[s^3+9s^2+18s+18K=0\]

\(u=s+1\),得如下 \(u\) 的特征方程:

\[u^3+6u^2+3u+(18K-10)=0\]

列出劳斯表为

\(u^3\) \(1\) \(3\)
\(u^2\) \(6\) \(18K-10\)
\(u^1\) \(\dfrac{14-9K}{3}\)
\(u^0\) \(18K-10\)

\(14-9K>0\)\(18K-10>0\),可得使闭环特征方程的根的实部均小于 \(-1\)\(K\) 值范围为

\[\frac{5}{9}<K<\frac{14}{9}\]

若用赫尔维茨判据,令 \(18K-10>0\)\(D_2=28-18K>0\),可得同样结论。

当要求闭环根的实部小于 \(-2\) 时,令 \(u=s+2\),得如下新的特征方程:

\[u^3+3u^2-6u+(18K-8)=0\]

由稳定性的必要条件知,不论 \(K\) 取何值,原闭环特征方程的根的实部不可能均小于 \(-2\)

3-13 仅靠调整参数无法稳定的系统,称为结构不稳定系统。图 3-5 为液位控制系统结构图。试判断该系统是否属于结构不稳定系统?若是,提出消除结构不稳的有效措施。

图:自控原理题海_p094_fig1

图 3-5 液位控制系统结构图

解 令 \(K=K_1K_mK_2K_0\),则闭环特征方程为

\[T_ms^3+s^2+K=0\]

由稳定性必要条件知,不论如何改变 \(T_m\)\(K\) 均不能使系统稳定,故该系统属结构不稳定系统。

可考虑采用如下两种措施:

① 用反馈 \(K_H\) 包围有积分的环节,如图 3-6(a) 和 (b) 所示。若采用图 3-6(a) 方案,则闭环特征方程变为

\[T_ms^3+(1+K_0K_HT_m)s^2+K_0K_Hs+K=0\]

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