分别分析系统G(s) = 1.5 / (s * (s + 1) * (s + 2))和系统G(s) = 10/ (s+1)* (s + 2) * (s + 3)的动态性能
时间: 2023-12-18 11:28:19 浏览: 134
基于AT89S52单片机单片机压力测控系统设计-论文
好的,我可以为您解答这个问题。
对于系统G(s) = 1.5 / (s * (s + 1) * (s + 2)),我们可以先将其转换为极点零点的形式:
G(s) = K * (s + z1) / (s + p1) / (s + p2)
其中,K = 1.5,z1 = 0,p1 = -1,p2 = -2。
系统的极点分别位于s = 0,s = -1,s = -2,其中s = 0是一个单根极点,s = -1和s = -2是双根极点。
1. 稳定性分析
由于所有的极点都在左半平面,因此系统G(s)是一个稳定系统。
2. 阶跃响应分析
系统的阶跃响应可以通过拉普拉斯变换来求得:
G(s) = 1.5 / (s * (s + 1) * (s + 2))
G(s) = 1.5 / [s * (s + 1) * (s + 2)]
G(s) = A/s + B/(s + 1) + C/(s + 2)
其中,A、B、C是待定系数,可以通过部分分式分解求得:
A = 0.75
B = -0.75
C = 0.75
因此,
G(s) = 0.75/s - 0.75/(s + 1) + 0.75/(s + 2)
对于一个阶跃输入u(t) = 1/s,其拉普拉斯变换为U(s) = 1/s^2。因此,系统的输出Y(s)为:
Y(s) = G(s) * U(s)
Y(s) = 0.75/s^3 - 0.75/s^2 + 0.75/(s + 2) / s
通过部分分式分解,可以得到:
y(t) = 0.75 - 0.75*e^(-t) + 0.75*e^(-2t)
因此,系统的阶跃响应为一个二阶惯性环节加上一个稳态常数0.75。
3. 频率响应分析
系统的频率响应可以通过计算系统的幅频特性和相频特性来得到。
幅频特性:
|G(jω)| = 1.5 / [(ω^2) * sqrt((1 - ω^2) * (4 - ω^2))]
相频特性:
φ(ω) = -atan(ω/2) - atan(ω)
由于系统的极点都在左半平面,因此幅频特性没有零点,相频特性也没有奇异点。
对于系统G(s) = 10/ (s+1)* (s + 2) * (s + 3),同样可以进行极点零点转移,得到:
G(s) = K * (s + z1) / (s + p1) / (s + p2) / (s + p3)
其中,K = 10,z1 = 0,p1 = -1,p2 = -2,p3 = -3。
系统的极点分别位于s = -1,s = -2,s = -3,其中s = -1是单根极点,s = -2和s = -3是双根极点。
1. 稳定性分析
由于所有的极点都在左半平面,因此系统G(s)是一个稳定系统。
2. 阶跃响应分析
系统的阶跃响应可以通过拉普拉斯变换来求得:
G(s) = 10 / [(s + 1) * (s + 2) * (s + 3)]
G(s) = A/(s + 1) + B/(s + 2) + C/(s + 3)
其中,A、B、C是待定系数,可以通过部分分式分解求得:
A = 1
B = -2
C = 1
因此,
G(s) = 1/(s + 1) - 2/(s + 2) + 1/(s + 3)
对于一个阶跃输入u(t) = 1/s,其拉普拉斯变换为U(s) = 1/s^2。因此,系统的输出Y(s)为:
Y(s) = G(s) * U(s)
Y(s) = 1/(s + 1) / s - 2/(s + 2) / s + 1/(s + 3) / s
通过部分分式分解,可以得到:
y(t) = e^(-t) - 2*e^(-2t) + e^(-3t)
因此,系统的阶跃响应为一个三阶惯性环节的求和。
3. 频率响应分析
系统的频率响应可以通过计算系统的幅频特性和相频特性来得到。
幅频特性:
|G(jω)| = 10 / sqrt((1 + ω^2) * (4 + ω^2) * (9 + ω^2))
相频特性:
φ(ω) = -atan(ω/1) - atan(ω/2) - atan(ω/3)
由于系统的极点都在左半平面,因此幅频特性没有零点,相频特性也没有奇异点。
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