单位反馈系统的开环传递函数为 G(s)=1/s+1试根据式频率特性的定义求闭环系统在输人信号r(t)=sin(t+30°)-2cos(5t-45°)作用下的稳态输出
时间: 2023-11-22 13:51:53 浏览: 81
用MATLAB分析闭环系统的频率特性.doc
为了求得闭环系统在输入信号作用下的稳态输出,需要先构建闭环系统的框图。由于反馈系统是单位反馈系统,可以使用简单的负反馈系统框图:
```
+--------+
r(t)--->| |
| G(s) |------> y(t)
| |
+--------+
```
其中,r(t)为输入信号,G(s)为开环传递函数,y(t)为输出信号。
在负反馈系统中,输出信号y(t)作为反馈信号与输入信号r(t)相减,得到误差信号e(t),再通过传递函数1/G(s)作为修正信号与反馈信号相加,得到修正后的输出信号y(t)。因此,闭环传递函数为:
```
G(s)
H(s) = ------
1 + G(s)
```
将开环传递函数代入,得到闭环传递函数:
```
1
H(s) = -----
s + 2
```
利用频率特性的定义,可以求得闭环系统的稳态输出:
```
jω + 2
H(jω) = -------------
(jω)^2 + 2jω + 1
jω + 2
= ------------------------
(jω + 1)^2 + (jω)^2 + 2jω
jω + 2
= ------------------------
ω^2 + 2jω + 1
jω + 2
= ------------------------
(ω + j)^2
= jω/(jω + 1) + 2/(jω + 1)
稳态输出为输入信号r(t)乘以频率特性H(jω)的实部:
y(t) = Re{H(jω) * [sin(t+30°) - 2cos(5t-45°)]}
= Re{[jω/(jω+1) + 2/(jω+1)] * [sin(t+30°) - 2cos(5t-45°)]}
= Re{[jωsin(t+30°)/(jω+1) + 2sin(t+30°)/(jω+1)] - [2cos(5t-45°)jω/(jω+1) + 4cos(5t-45°)/(jω+1)]}
= (2sin(t+30°) - 4cos(5t-45°))/(ω^2 + 2ω + 1)
因此,闭环系统在输入信号r(t)=sin(t+30°)-2cos(5t-45°)作用下的稳态输出为:
y(t) = (2sin(t+30°) - 4cos(5t-45°))/(ω^2 + 2ω + 1)
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