Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Dynamic_System_Modeling_and_Control.pdf
Скачиваний:
19
Добавлен:
23.03.2016
Размер:
5.61 Mб
Скачать

rotation - 5.35

5.7 PRACTICE PROBLEM SOLUTIONS

1.

T

 

θ 1

 

 

 

 

 

Ks1( θ 1 θ 2)

 

 

θ 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

JM1

 

 

 

 

 

 

JM2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ks1( θ 1 θ 2)

 

 

 

 

Ks2θ

2

 

 

Bθ·2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

M1 = T Ks1( θ 1 θ 2) = JM1 θ··1

 

 

 

 

 

 

 

 

··

Ks1

Ks1

T

 

 

 

 

 

 

 

θ 1 + θ

-------

 

-----------

-------

 

 

 

 

 

 

 

1 J

 

+ θ

2 J

M1

=

J

M1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

M2 = Ks1( θ 1 θ 2) Bθ·2 Ks2θ 2 = JM2 θ··2

 

 

 

 

··

· B

 

Ks1 + Ks2

 

 

Ks1

 

 

 

θ 2 + θ

-------

+ θ

2

----------------------

+

θ

-----------

 

= 0

 

 

2 J

M2

 

J

M2

 

1 J

M2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

x·1

=

v1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

·

=

x

 

 

Ks1

+ x

 

Ks1

+ g

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

-----------

 

-------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

M

1

 

 

 

2

M

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x·2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

v2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

·

 

 

 

 

R2K

 

 

 

 

R2K

 

 

R2K

 

 

FR

1

= v

 

2

 

d1

+ x

 

 

2

s1

+ x

2

s1

+

 

v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

------------

 

2

 

 

1

------------------

 

 

1

-----------------

2

 

--------------

 

 

 

 

J1

 

 

 

 

 

J1

 

J1

 

 

J1

 

rotation - 5.36

3.

 

 

 

T1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M1

 

 

 

 

 

 

 

JM1

 

 

JM2

 

 

 

 

Kdx·1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

gM1

 

 

 

T1

 

 

T2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

if T1,T2,Kdx1 > 0

θ

 

x

1

 

 

 

x1

 

 

T

 

=

K

( x

 

 

x )

1 = -------

 

 

θ 2 = -----

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

R2

 

 

R1

 

 

 

 

 

s

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

··

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

Fy = T1 gM1 = –M1x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

··

=

 

T1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

g – ------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

M1 = – T1R1 + T2R1 = JM1 θ··2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

··

=

T1R1 T2R1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ 2

-----------------------------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

JM1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

M2 = T2R2 R2Kdx·1 = JM2 θ··1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

··

 

·

R2Kd

T2R2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ 1 + x1

---------------

-----------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J

 

 

=

J

M2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 equations, 6 unknowns

rotation - 5.37

4.

θ Ks1

 

 

T

Ks2( x2 θ R)

a)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

JM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RT

 

M1

 

M2

 

 

 

 

 

RKs2( x2 θ R)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F

 

M1g

 

M2g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

··

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

if(T < 0) T=0

FM1 = T M1g F = M1x1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

if(T >= 0) Rθ

 

 

··

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

··

 

 

 

 

 

 

 

 

T = – M1x1 + M1g + F = M1Rθ + M1g + F

 

 

 

 

 

MJ = – RT θ Ks1 + RKs2( x2 θ R) = JMθ··

 

 

 

+ R2M ··

R( M

g + F) θ ( K

s1

+ R2Ks2) + ( RK

) x

2

= ( J

M

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s2

 

 

 

 

1

 

 

··

Ks1 + R2Ks2

 

 

RKs2

 

 

=

R( M1g + F)

 

θ + θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ x

 

 

--------------------------

 

--------------------------------

 

 

 

-----------------------------

 

2

 

 

 

 

 

 

J

M

+ R2M

1

 

 

J

M

+ R2M

 

 

 

J

M

+ R2M

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

··

1

 

 

 

 

 

FM2 = Ks2( x2 θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R) M2g = M2x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

··

 

Ks2

 

 

 

RKs2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-------

+ θ

---------------

 

= g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 + x2 M

2

 

M

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= –x1

(1)

(2)

b) θ·

= ω

 

 

 

 

 

 

R2K

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g RF

·

 

K

s1

 

 

 

 

 

 

RK

s2

RM

1

= θ

 

 

 

 

 

 

 

s2

+ x

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

ω

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

---------------------------------

 

 

2

 

--------------------------

 

--------------------------------

 

 

 

 

J

M

+ R2M

1

 

 

 

J

M

+ R2M

 

J

M

+ R2M

1

 

x·2 = v2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

·

 

RKs2

 

Ks2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v2 = θ

 

-----------

 

+ x2

-----------

+ g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M

2

 

M

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

rotation - 5.38

5.

θ·

= ω

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

·

 

 

K

s1

r2K

 

 

 

K

d1

 

K

s2

r

 

 

Fr

= θ

 

 

 

s2

 

 

 

 

 

 

+

ω

 

 

 

 

+ ω

 

 

 

 

 

+ x

----------

 

-----

 

 

 

--------------------------------

 

 

-----------

 

 

 

 

 

 

 

JM

 

 

 

 

 

JM

 

 

JM

 

 

JM

·

= v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

·

 

Ks2r

 

Kd2

 

 

 

Ks2

Ks3

 

 

 

 

v = θ

----------

+ v

-----------

+ x

--------------------------

 

 

 

 

 

 

M

 

 

M

 

 

M

 

 

 

 

 

6.

x·1 = v1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

·

 

Kd1

 

 

Ks1

 

Kd1R2R4

Ks1R2R4

 

 

 

 

v1 = v1

-----------

 

 

-----------

+ ω 1

---------------------

+ θ 1

--------------------

+ g

 

 

 

 

M

1

+ x1

M

1

 

M

1

R

3

 

 

M

1

R

3

 

 

 

 

θ·1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= ω 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kd1R22R42

 

 

 

Ks1R22R42

 

 

ω

·

= v1

Kd1R2R4

+ x1

Ks1R2R4

 

 

1

+ θ

+

F1R1

1

 

 

 

 

 

 

+ ω

 

 

2

 

1

2

 

---------------

 

 

 

---------------------

 

 

--------------------

 

 

 

 

------------------------

 

 

 

 

------------------------

 

 

 

 

 

J1R3

 

 

 

 

 

J1R3

 

 

 

 

 

J1R3

 

 

 

 

J1R3

 

 

J1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

rotation - 5.39

7.

F1R1

 

θ 1

JM1

 

JM1θ··1

 

τ

θ

1N1 = θ 2N2

x·1 = v1

 

θ 2

 

 

R

 

K

 

 

·

 

 

·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

d1

( x

1

x )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

JM2

 

 

 

 

 

 

JM2θ··2

τ

N2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-----

 

 

 

 

 

 

 

 

( x

 

x )

N1

 

R

2

K

s1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

θ 2 =

x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-----

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kd1( x·1 x·3)

Ks1( x1 x3)

 

 

 

 

 

 

 

 

M3

 

 

 

 

 

 

 

··

 

 

M3g

 

 

 

 

M3x1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v·1

θ·2

ω·2

 

K

d1

 

K

s1

 

 

R

2

K

d1

 

R2K

s1

 

 

 

-----------

 

 

-----------

+ ω

--------------

--------------

g

 

= v1 M

3

 

+ x1

M

3

 

2

 

M

3

 

+ θ 1

M

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= ω 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

N2

 

v1( R2Kd1) + x1( R2Ks1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

---------

+ω 2( R2Kd1) +θ 1( R2Ks1) + F N1

R1

= -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ JM2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

JM1 -----

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N12

 

 

 

 

 

 

 

 

rotation - 5.40

8.

 

 

 

 

 

Kd1x·1

 

 

 

 

 

 

Ks1x1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

 

 

µ

 

 

x1

M1

 

 

 

 

 

kN

 

-------

 

 

K

 

( x

 

x )

 

 

 

 

 

 

 

x1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s2

 

1

2

N = M1g cos ( θ

3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M1g sin ( θ 3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x·1 = v1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v·1

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x·2 = v2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v·2

=

 

 

 

 

9.

x·2 = v2

Ks2( x1 x2)

··

 

x2

M2x2

JM2, R2

 

 

θ 2

 

M2

 

Fc

F2

θ 2 =

x2

M2g sin ( θ 3)

-----

 

 

R2

 

·

 

R2R2

( K

s2

K

)

 

 

 

 

 

 

 

R2R2K

s2

 

 

 

R2R2( 2F

1

+ M

2

g)

 

= x

1 2

 

 

 

 

 

 

s3

 

+ x

 

 

 

1 2

 

 

+

 

 

1 2

 

 

 

 

 

v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-----------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------

2

3 4-----------------------------------------------------------J R2 + J

 

R2

+ R2R2M

 

 

2

 

 

 

 

 

4J

 

R2

+ J

 

 

R2

+ R2R2M

 

4J

 

R2 + J

 

R2

+ R2R2M

 

 

x·3

1= 2v3

 

2

 

1

 

 

1 2 2

 

 

 

 

 

1

2

 

2

 

1

 

1 2 2

 

 

 

1

2

2

 

1

1 2

2

 

·

 

Kd3

 

Ks2 Ks3

 

 

Ks2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v3

= v3 -----------M

3

 

+ x3 --------------------------

 

M

3

 

 

+ x2 -------M

3

 

+ g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

rotation - 5.41

10.

state equations

·

= v1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

·

R1 + R2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v1

= F1 -----------------R

1

M

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

·

Ks2

 

 

Ks2

 

 

F1

 

 

 

 

 

 

 

q = x2 -----------K

d2

 

+ x3 K--------

 

+ K--------

d1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

·

Ks1

 

 

 

R1Ks1

 

R1 + R2

 

p = x1 -----------K

d1

 

+ x2 K--------------------------------

d1

( R

1

+ R )

+ F1 ------------------R

1

K

d1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

output equations

 

 

 

 

 

R1 + R2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

-----------------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= ( x1 p)

 

 

R1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x3

= – q + x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.

x·1 = v1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

·

 

Ks1

+ θ

 

R2Ks1N1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v1 = x1

-----------

1

---------------------

 

+ g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M

1

 

 

M

1

N

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ·1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= ω 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kd1N12

 

 

 

 

 

R22Ks1N12

 

 

 

F1R1N22

 

ω

·

R2Ks1N1N2

 

 

ω

 

 

 

 

 

+ θ

 

 

 

+

 

 

 

 

= x

-----------------------------

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-----------------------------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-----------------------------

 

 

 

-----------------------------

 

 

1

1 J

1

N2

+ J

2

N2

 

 

1

J

1

N2 + J

2

N2

 

1

J

1

N2 + J

2

N2

 

J

1

N2 + J

2

N2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

1

 

 

 

 

 

 

2

 

1

 

 

 

 

2

1

 

 

2

 

1

12.

For area:

Jarea

=

R

 

2

 

R

 

2

( 2

π rdr) =

R

3

dr

= 2π

r4

 

R

 

 

π

R4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

dA = r

 

2π r

 

----

 

 

= ---------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

0

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

0

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

For mass:

ρ =

M

 

 

 

M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

----

=

 

---------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

π

R2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

2

 

R

 

2

 

 

R

 

3

 

 

 

r4

 

R

 

π R4

MR2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Jmass

=

r dM =

r ( ρ

2π rdr)

= 2πρ

 

r dr =

2πρ

4

 

 

= ρ

 

2

2

 

 

 

 

----

 

0

 

---------

= ----------

 

 

 

0

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

The mass moment can be found by multiplying the area moment by the area density.

 

 

 

 

 

rotation - 5.42

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a)

 

 

 

T

 

 

 

+ M = T Ksθ Bθ· = JMθ··

 

 

 

 

JM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

JMθ·· + Bθ· + Ksθ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

·

 

 

Ksθ

 

 

 

= T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

··

·

B

 

 

 

Ks

 

 

T

 

 

 

 

 

Bθ

 

 

 

 

 

θ

+ θ

 

-----

 

 

-----

 

 

-----

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

JM

+ θ JM

=

JM

 

 

 

 

b)

θ '

=

ω

 

·

=

T

 

 

Ks

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω

----- –

 

-----θ

-----ω

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

JM

 

JM

 

 

 

JM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nm

 

 

1

Nms

 

 

 

 

 

 

·

 

10Nm

 

 

 

10--------

 

 

----------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

rad

 

 

 

rad

 

 

 

 

 

 

 

ω

=

-----------------

-----------------

-----------------

ω

 

2

 

 

 

1Kgm

2

1Kgm

2 θ

1Kgm

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

·

 

 

Nm

 

 

 

 

 

10θ

 

 

 

s

 

 

 

 

 

1

 

 

 

ω

=

-------------

 

 

 

 

--------

 

--------

 

 

 

 

 

 

 

Kgm

2

10 – rad

radω

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kgm

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

-----------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

·

 

s

2

 

 

 

 

 

 

10θ

 

 

s

 

 

 

 

 

 

5s

ω

=

---------------------

 

--------

--------

 

 

 

 

 

 

Kgm

2

 

 

10 – rad

radω

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

·

 

 

–2

 

 

 

 

 

10θ

 

s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω

= s

 

 

 

 

 

 

 

--------

--------

ω

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10 – rad rad

 

 

 

rotation - 5.43

(c

homogeneous:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ·· + ( 1s–1· + ( 10s–2

=

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

guess:

θ h = e

At

 

 

·

 

= Ae

At

 

 

θ

··

 

= A

2

At

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ h

 

 

 

h

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

2

At

 

 

 

 

–1

 

At

 

 

 

 

–2

At

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e + (

1s

) Ae

 

 

 

+ ( 10s

) e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

–1

 

 

 

 

–2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

– 1s

–1

±

 

–1

)

2

–2

 

 

 

 

 

 

A

+

(

1s

 

10s

= 0

 

 

 

A =

 

 

 

( 1s

– 4( 1) ( 10s

)

 

 

 

 

 

 

 

 

) A +

 

 

 

 

 

 

------------------------------------------------------------------------------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2(

1)

 

 

 

 

 

 

A

=

– 1s

–1 ±

1s–2

– 40s–2

=

 

( – 0.5

± j3.123) s

–1

 

 

 

 

 

 

 

 

-------------------------------------------------------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

( 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ

 

h

= C

1

e–0.5s–1t cos ( 3.123s–1t + C )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

particular:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ '' + ( 1s–1

' + ( 10s–2

=

 

10s–2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

guess:

 

 

 

θ p = A

 

 

 

θ·p = 0

 

 

 

 

 

 

θ··p

= 0

 

 

 

 

 

 

10s–2

 

 

 

 

 

 

 

 

+ ( 1s–1) (

 

 

+ ( 10s–2) ( A)

 

 

 

10s–2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( 0)

0)

 

 

=

 

 

 

 

 

 

A =

 

------------ = 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ

 

= 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10s–2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Initial conditions:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ ( t)

= C

1

e–0.5s–1 t cos ( 3.123s–1t + C )

+ 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ ( 0)

= C

1

e–0.5s–1 0 cos ( 3.123s–10 + C )

+ 1 = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C1 cos ( C2)

+ 1 = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ '( t) = – 0.5s–1C1e–0.5s–1t cos ( 3.123s–1t + C )

– 3.123s–1C

1

e–0.5s–1 t sin ( 3.123s–1t + C )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

θ '( 0)

= – 0.5s–1C1( 1) cos ( C

2

) – 3.123s–1C

1

( 1) sin ( C )

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

– 0.5 cos ( C2) – 3.123 sin ( C2)

 

 

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin ( C2)

=

 

–0.5

 

 

=

tan

( C2)

 

 

 

 

 

 

 

C2

 

=

–0.159

 

 

 

 

 

 

-------------------

------------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos (

C2)

 

 

 

3.123

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

–1

 

 

 

 

 

 

C

 

cos ( –0.159)

+ 1 =

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C1

 

=

 

 

 

 

 

 

–1.013

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

----------------------------- =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos ( –0.159)

 

 

 

θ ( t)

= –1.013e–0.5s–1t cos ( 3.123s–1t – 0.159)

+ 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14.

θ ( t) =

10

+ ( –1.283) e

–1.5t

 

27

 

-----

 

---------

9

 

cos

2

t – 0.524

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]