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

feedback control - 8.31

new controller output value, U.

 

 

5D

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

C

+

e

+

U

1

R

 

 

 

Kp

 

-------

 

 

 

 

 

5D

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

F

 

int controller(int C, int F){

8.6 PRACTICE PROBLEM SOLUTIONS

1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

=

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

---

D----------------------------( B DM)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

V

 

 

10

V

 

Vo

 

Vo y

 

---

 

 

 

---

 

=

=

 

 

m

 

=

 

m

 

-----

-----y F--

2

 

 

 

 

2

Ns

N

F

 

MD

K

D K

 

 

 

 

 

 

 

 

 

------

---

 

 

 

 

 

 

d

 

s

– 0.5kgD – 5 m D – 10m

3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ 2

 

 

 

 

 

 

 

 

Ks2

 

 

 

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

τD4( J1J2) + D3( B1J2 + B2J1) + D2( Ks2( J1 + J2) + B1B2) + D( Ks2( B1 + B2) )----

4.

Vo

D( R1R2C)

-----

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

Vi D2( R1LC) + D( L + CR1R2) + ( R1 + R2)

feedback control - 8.32

5.

y( t) = – 40e–2t + 40

6.

Ks

= 10

N

 

---

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

F

 

Kd

= 20

Ns

 

------

 

 

 

 

m

7.

a)

 

y

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

--- =

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F

D

2

M + DKd

+ Ks

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b)

 

F = Mg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c)

 

y( t)

= –10.13e–0.25t cos ( 0.968t – 0.253)

+ 9.81

 

 

y( t + h)

 

 

 

 

y( t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y( t)

 

 

 

 

 

 

d)

 

 

 

=

 

 

+ h

 

 

0 1

 

 

 

 

+

 

0

 

 

v( t + h)

 

 

v( t)

 

–1 –0.5

 

v( t)

 

9.81

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.

a)A setpoint is a system input that correlates to a desired output for a system with negative feedback control.

b)Feedback in a control system allows an out to be compared to an input. The difference, the error, is used to adjust the control variable and increase the accuracy.

feedback control - 8.33

9.

a)

b)

10.

11.

 

 

 

1

 

Vn

---

 

A

 

 

 

 

 

+

+

Vi

20K

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

D2 + D + 20K

A + B

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

1 + CB + A + B

Vo

CA

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

1 + A

12.

a) V+ =

 

R

= 0.5Vd

 

 

 

 

 

 

 

 

Vd

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R + R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IV-

V- Vf

V- Ve

= 0

 

 

 

 

 

 

 

= --------------- + ----------------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ve

= 2V-

Vf

Vd

+

 

 

 

 

Ve

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ve

= 2( 0.5Vd) – Vf

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ve

= Vd Vf

 

 

 

 

 

 

 

Vf

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

feedback control - 8.34

b)

I

=

V-

– 0

 

 

V-

Vs

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

+ ---------------- = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V-

 

 

10

3

 

 

 

10

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V-

=

0.5Vs

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)

 

 

 

I

 

 

 

V+

Ve

 

 

V+

– 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

+ -------------- = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V+

 

 

103

 

 

 

 

 

RP

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

1

 

 

+

 

1

 

 

=

Ve

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

-------

-----

 

-------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

3

 

R

P

 

 

 

 

10

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

substitute in (1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RP

+ 1K

 

Ve

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.5Vs

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

 

=

-------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

3

 

 

 

3

Ve

 

 

2RP

 

Vs

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

( 10

 

)

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

 

 

 

 

 

 

 

Vs

 

=

 

 

2RP

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RP + 103

 

 

 

 

 

 

-----

 

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ve

 

 

RP + 103

 

 

note: a constant set by the variable resistor Rp

c)d ω

---- dt

ω D +

+ω

 

Km2

= V

 

 

Km

Tload

 

 

 

 

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

-----------

 

 

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

 

 

 

 

 

JRRM

 

 

s JRRM

 

JR

Km2

 

 

Km

 

 

Tload

 

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

 

= V

 

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

 

-----------

 

 

 

s JRRM

JR

 

 

JRRM

 

 

 

 

ω

 

 

 

JRM

 

 

V

Km

 

Tload

=

 

 

 

 

 

 

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

-----------

 

J---------------------------------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

R

M

D + K

2

 

s JRRM

 

 

JR

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RM

 

 

 

Km

 

 

 

 

 

ω

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

 

 

 

 

 

V

------

T

 

 

 

 

 

 

 

s RM

load

 

 

J

R

R

M

D + K

2

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

feedback control - 8.35

d)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

τ

 

 

 

Ks2( θ

 

1 θ

2)

 

 

 

 

 

 

 

M = τ

 

Ks2( θ 1 θ 2) = J1θ

1D

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

J1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

τ K

s2

( θ

1

θ ) = J

1

θ

1

D2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ 1( J1D2 + Ks2) +θ 2( Ks2)

 

= τ

(1)

 

 

 

 

Ks2( θ

 

1 θ

2)

 

 

 

 

 

 

 

M = Ks2( θ 1 θ 2) Bθ 2D = J2θ 2D2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J2

 

 

 

 

 

Bθ

 

2D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ks2( θ 1 θ 2) Bθ 2D = J2θ 2D2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ

 

( J

 

 

D

2

+ K

 

+ BD) =

θ

 

( K

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

s2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ

 

 

=

 

 

θ

 

 

 

 

J2D2 + Ks2 + BD

 

 

 

 

(2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

2

 

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

 

 

 

 

substitute (2) into (1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ks2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J

2

D2 + BD + K

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s2

 

 

( J D

+ K

 

) +θ

 

 

 

 

( K ) = τ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

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

 

 

 

1

 

 

 

s2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

s2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ks2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D4( J

1

J ) + D3

( BJ ) + D2( K

s2

( J

1

+ J ) ) + D( BK

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

θ

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

s2

 

 

= τ

 

 

 

 

2

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ks2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

θ

2

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ks2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

----

 

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

4

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

τ

 

 

 

 

D

( J1J2) + D

( BJ1)

+ D

( Ks2( J1 + J2) ) + D( BKs2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω 2 = Dθ

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω

 

2

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ks2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-----

 

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

τ

 

 

 

 

D

3

( J1J2) + D

2

( BJ1) + D( Ks2( J1 + J2) ) + ( BKs2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e)

ω

=

D3

( ) + D2

( ) + D( ) + ( )

-----

D------------------------------------------------------------------------------------------4( ) + D3( ) + D2( ) + D( ) + ( )

Vd

 

feedback control - 8.36

13.

R( t)

=

–0.224e

t

cos

 

15

 

 

1

1

 

---------t – 0.464

--

+ ----

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

5

2t

S( t)

=

0.224e

t

cos

 

 

 

15

 

 

1

 

 

 

---------t – 0.464

– --

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

5

 

 

e( t)

t

 

15

 

 

1

 

---------

+

-----

= –0.112e cos

2

t – 0.464

10

14.

ω d

= 1.530

rad

K = 1.30

--------

 

 

s

 

15.

a)

h( t)

= 2.91e–8.873t

– 22.91e–1.127t + 20

b)

ζ =

1.58

ω n

= 3.162

rad

--------

 

 

 

 

 

s

16.

a)

Vo

=

1000

-----

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

 

Vi

 

D + 1000

b)

Vo

=

0.050e–1000t + 0.050 sin ( 105t + 1.561)

17.

int controller(){

}

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]