系统的传递函数为G(s)=500/(s4+11.6s3+40.65s2+54.47s) 。其单位阶跃响应函数可以表达为: y(t)=K+Aδ(t)+BeCt+DtFeGt+HeMtcos(ωt+β),(t≥0)。 其中 K、 A、B、C、D、F、G、H、M、ω 、β 是单位阶跃响应中各分量的实数系数。则可求得它们的值分别为

时间: 2024-02-06 17:04:07 浏览: 24
根据单位阶跃响应函数的表达式,我们可以将其分解为若干个分量,分别对应系统的不同特性。 首先,由于系统的传递函数为G(s),因此它的阶数为4,存在4个极点。我们可以通过部分分式分解求出这4个极点的值: G(s) = 500/(s4+11.6s3+40.65s2+54.47s) = 500/(s(s3+11.6s2+40.65s+54.47)) = 500/(s(s+0.385)(s+4.097)(s+7.018)) 因此,系统存在一个零点(s=0)和三个极点(s=-0.385, s=-4.097, s=-7.018)。 接下来,我们可以根据这些特征值,将单位阶跃响应函数分解为若干个分量: y(t) = K + Aδ(t) + B e^(-0.385t) + C e^(-4.097t) + D e^(-7.018t) + F cos(ωt+β) + G sin(ωt+β) + H e^(-0.385t) cos(ωt+β) + M e^(-0.385t) sin(ωt+β) 其中,δ(t)表示单位冲击函数,A表示冲击响应的幅值,B、C、D分别表示三个极点对应的指数函数分量的幅值,F和G分别表示零点对应的余弦函数分量和正弦函数分量的幅值,H和M分别表示零点对应的指数函数分量和正弦函数分量的幅值,ω表示正弦函数的角频率,β表示相位差。 我们可以通过求解初始条件和稳态响应,来确定这些系数的值。由于是单位阶跃响应,初始条件为0,稳态响应为1/K。因此, K + Aδ(t) = 0 (t<0) K + Aδ(t) + 1/K = 1 (t>=0) 解得,K=-A,A=1/K,即: y(t) = 1/K - δ(t)/K - A e^(-0.385t) + B e^(-4.097t) + C e^(-7.018t) + F cos(ωt+β) + G sin(ωt+β) + H e^(-0.385t) cos(ωt+β) + M e^(-0.385t) sin(ωt+β) 接下来,我们需要确定其余的系数。根据余弦函数的性质,我们可以将cos(ωt+β)拆分为cos(ωt)*cos(β)-sin(ωt)*sin(β),因此: y(t) = 1/K - δ(t)/K - A e^(-0.385t) + B e^(-4.097t) + C e^(-7.018t) + F cos(β)cos(ωt) - F sin(β)sin(ωt) + G sin(β)cos(ωt) + G cos(β)sin(ωt) + H e^(-0.385t)cos(β)cos(ωt) - H e^(-0.385t)sin(β)sin(ωt) + M e^(-0.385t)sin(β)cos(ωt) + M e^(-0.385t)cos(β)sin(ωt) 我们可以将其写成以下形式: y(t) = 1/K - δ(t)/K - A e^(-0.385t) + B e^(-4.097t) + C e^(-7.018t) + (F cos(β) - G sin(β))cos(ωt) + (F sin(β) + G cos(β))sin(ωt) + H e^(-0.385t)(cos(β)cos(ωt) - sin(β)sin(ωt)) + M e^(-0.385t)(sin(β)cos(ωt) + cos(β)sin(ωt)) 我们可以通过比较系数,得到以下结果: K = 500 A = -1/500 B = 0 C = 0 F cos(β) - G sin(β) = 0 F sin(β) + G cos(β) = 0 H cos(β) = 0 M sin(β) = 0 由于F和G对应的是零点的余弦函数分量和正弦函数分量,因此它们的比值应该等于零点的相位差所对应的正切值: tan(β) = G/F 由于H对应的是零点的指数函数分量,因此cos(β)=0,即β=π/2。因此, G = 0 F = 0 由于M对应的是零点的正弦函数分量,因此sin(β)=0,即β=0。因此, H = 0 M = 1/500 综上所述,单位阶跃响应函数可以表示为: y(t) = 1/500 - δ(t)/500 - e^(-0.385t)/500 + e^(-7.018t)/500 + e^(-4.097t)/500 + e^(-0.385t)sin(ωt)

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