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

frequency response - 9.12

9.6 PRACTICE PROBLEM SOLUTIONS

1.

 

 

 

 

1K

Va

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1mH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vi

+

 

 

 

1K

 

 

1K

 

 

1K

 

Vo

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IVa

IVo

Va Vi

+

Va

+

Va

+

Va Vo

= 0

 

 

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

 

1-----------K

 

-----------------0.001D

 

 

1K

 

1K

 

 

 

 

 

3

 

1

 

 

 

–1

 

1

(1)

Va 1-----------K

+

0.001-----------------D

+ Vi -----------1K

=

Vo 0.001-----------------D

Vo Va

+

Vo

= 0

 

 

 

 

 

 

 

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

 

1-----------K

 

 

 

 

 

 

 

0.001D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

+

1

 

 

 

 

1

 

 

 

Vo

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

 

 

=

Va

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

 

 

 

 

 

0.001D 1K

 

 

 

0.001D

 

 

0.001D + 1K

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2)

 

Vo

------------------------------------ 1 K

 

 

Va

 

 

 

 

 

 

 

 

 

substitute (2) into (1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.001D + 1K

 

 

3

 

+

 

1

 

 

–1

1

 

Vo

------------------------------------ 1 K

 

 

-----------

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

 

 

+ Vi

1-----------K

 

= Vo

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

 

 

 

 

1K

 

 

0.001D

 

 

 

 

0.001D

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vo

 

 

 

 

 

 

-----------

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

1K

 

 

 

 

 

 

 

 

-----

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

Vi

0.001 D + 1 K

 

3

 

+

1

 

 

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

 

1K

 

 

 

-----------

0.001D

0.001D

 

 

 

 

 

1K

 

 

 

 

 

frequency response - 9.13

for the given input of Vi(t) = 10sin(1,000,000 t).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vo

 

 

 

 

 

 

-----------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

1K

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10----------------+ 0j

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

0.001j106 + 1K

 

3

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

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

1K

 

----------- + ----------------------------

 

 

 

 

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

 

 

 

 

 

 

1K

0.001( j10

6

 

0.001( j10

6

)

 

 

 

 

 

 

 

)

 

 

 

 

 

Vo

=

 

 

10–3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10----------------+ 0j

( -----------------------------------------------------------------------------------j + 1) ( 3 × 10–3 j10–3) + j( 10–3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vo

=

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10----------------+ 0j

( ---------------------------------------j + 1) ( 3 – j) + j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vo

=

 

1

4 – 3j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10----------------+ 0j

 

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

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 + 3j 4 – 3j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V = 10 4------------- 3j

= 2 –0.644

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

o

 

25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vo( t) = 2.00 sin ( 106t – 0.644) V

2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

Fy

= Ksy KdyD F = MyD2

 

 

 

 

 

M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

–1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-- =

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

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F

D

M + DKd

+ Ks

Ks

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kd

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ffloor

= Ksy + KdyD

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ffloor

= Ks + KdD

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-------------y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ffloor

=

 

Ffloor y

 

( Ks + KdD)

 

 

 

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

 

 

F

 

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

 

 

 

 

 

---

=

-----------------------------------------2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y F

M + DKd

+ Ks

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

Ffloor

=

 

 

 

 

( Ks + Kdω

j)

 

 

 

 

 

 

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

 

F

----------------------------------------------ω

2

M + ω

jKd

+ Ks

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F

floor

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

Ks2 + ( Kdω ) 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

 

 

 

--

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F

 

 

 

 

 

 

 

( K

s

ω 2M) 2 + ( ω K ) 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

frequency response - 9.14

(cont’d

For 92% isolation, there is 100-92 = 8% transmission, at 95rpm.

Ks

= 340---N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M =

 

----------------1200N

 

= 122kg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.81-----

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

kg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω

 

 

rev

1min

2π rad

 

 

 

 

rad

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 95

---------

 

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

 

 

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

 

= 9.95

--------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

rev

 

 

 

 

s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

min

60sec

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

340

N

2

 

+

 

 

 

 

rad 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

---

 

 

Kd9.95

--------s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.08 =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

--

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

 

N

 

 

 

 

 

rad 2

 

 

2

 

 

 

 

 

rad

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

340m---

9.95--------

s

 

 

122kg

 

+

 

9.95

--------s Kd

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

2

 

 

 

rad 2

 

N

 

 

 

 

rad

2

 

 

 

2

 

 

 

rad

 

 

2

340

---

+ Kd

9.95

--------

s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

340m---

9.95

--------

s

 

 

 

122kg

 

 

+ 9.95

--------

s

 

Kd

 

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

 

 

 

 

 

0.08

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

N2

 

 

 

 

 

 

 

rad2

2

 

 

 

115600 N2

 

2

99.0025 rad2

 

 

( 1.377878× 10 ) m------2 + 99.0025

----------

Kd

=

 

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

+ Kd

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

 

 

 

s2

 

 

0.0064 m2

 

 

0.0064

s2

 

 

 

1.197253× 108

 

N2s2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ns

 

 

 

 

 

---------------------------------15370.138

 

 

----------------- = K

d

 

 

 

 

 

 

 

 

Kd = 88.3

 

 

 

 

 

 

m

2

rad

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

------

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

a)M = 0.979kg

b)I = 67%

4.

a)

Vo( t)

=

3536 sin ( 1000t + 0.785)

 

 

Vo( t)

 

 

–1000t

 

π

b)

=

– 5000 + 2500e

 

+ 3536 sin 1000t +

--

 

4

9.7 ASSIGNMENT PROBLEMS

1. For the following transfer function,

frequency response - 9.15

a)Draw the Bode plot on the attached semi-log graph paper.

b)Given an input of F=5sin(62.82t), find the output, x, using the Bode plot.

c)Given an input of F=5sin(62.82t), find the output, x, using phasors.

x

=

D2

--

(------------------------------D + 200π ) 2

F

 

2. For the following transfer function,

a) Draw the Bode plot on the attached semi-log graph paper.

b) Given an input of F=5sin(62.82t), find the output, x, using the Bode plot. c) Given an input of F=5sin(62.82t), find the output, x, using phasors.

x

=

D( D + 2π )

 

--

(------------------------------D + 200π )

 

F

 

2

3. For the following transfer function,

a) Draw the Bode plot on the attached semi-log graph paper.

b) Given an input of F=5sin(62.82t), find the output, x, using the Bode plot. c) Given an input of F=5sin(62.82t), find the output, x, using phasors.

x

=

D2

( D + 2

π )

--

(------------------------------D + 200π

) 2

F

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]