(1)画出系统的信号流图;
(2)求传递函数
及
;
(3)说明在什么条件下,输出
不受扰动
的影响。[华南理工大学2012研]
图2-3-1
答: (1)信号流图如图2-3-2所示。
图2-3-2
(2)
①
对于
由信号流图知有两条前向通道,增益分别为
,
由信号流图知有四条回路,增益分别为
各回路均相互接触,故
,
与各回路均接触,故
故由梅森公式知,传递函数为
②
对于
由信号流图知有两条前向通道,增益分别为
回路与上相同,
与
不接触,故
;
与各回路均接触,故
;
故由梅森公式知,传递函数为
(3)由
可知,当
时,即
时,
,输出
不受扰动
的影响。
图2-3-3
答: 由系统的结构图可知:
单独回路有2个,即
没有互不接触的回路,于是信号流图特征式为
从源节点R到阱节点C的前向通路共有2条,其前向通路总增益以及余子式分别为
因此由梅森公式求得系统的传递函数为
由于
,因此有
图2-3-4
解: 由系统结构图可知,本系统有三条前向通道,五个单独回路,没有互不接触回路,因此有
由梅森增益公式可得,传递函数
为
(1)试求传递函数
和
;
(2)若此时系统特征方程为
试用劳斯判据判断系统的稳定性,系统是否有在s右半平面和虚轴上的特征根?若有,请求出这些根。 [南京航空航天大学2008研]
图2-3-5
解: (1)由图2-3-5可知,共有3个单独回路分别为
其中,互不接触的回路为
。
则系统主特征式为
①
求
从输入到输出共有2条前向通道分别为
由梅森公式得
②
求
从干扰到输出共有3条前向通道分别为
由梅森公式得
(2)由于会出现全零行,取
行系数做辅助方程
取辅助方程对变量s的导数,得导数方程
用导数方程的系数取代全零行相应的元得劳斯表如下
由劳斯稳定判据可知该系统不稳定,且劳斯表中第一列符号改变两次,即有2个根
在s右半平面,又劳斯表中出现全零行即有虚轴上的根。
解辅助方程
,则虚轴上的根为
。
图2-3-6
解: 由图可知,系统包含九条前向通道分别为
独立回路有四个分别为
故主特征式为
因为前向通道与各单独回路均接触,所以各余子式为
由梅森公式可知,系统传递函数为