Arbeitsblatt Blockschaltbilder mit Lösungen

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1.Leicht
R(s)+5GC(s)0,04H+

Ein Verstärker mit der Verstärkung G = 5 hat eine Mitkopplung über einen Pfad mit der Verstärkung H = 0,04 (das Rückführsignal wird am Summationspunkt addiert). Bestimme die Verstärkung T = C/R des geschlossenen Kreises.

G = 5H = 0,04Mitkopplung
T =
2.Leicht
R(s)+9G₁9G₂C(s)0,1H−

Im Blockschaltbild liegen im Vorwärtspfad die Verstärkungen G₁ = 9 und G₂ = 9 in Reihe, und der Gegenkopplungspfad hat die Verstärkung H = 0,1. Bestimme die Gesamtverstärkung T = C/R.

G₁ = 9G₂ = 9H = 0,1
T =
3.Mittel
R(s)+Ks(s + 20)G(s)C(s)−

Die Strecke G(s) = K/(s(s + 20)) liegt in einem Regelkreis mit Einheits-Gegenkopplung. Bestimme die Verstärkung K, für die der geschlossene Kreis aperiodisch gedämpft ist (aperiodischer Grenzfall, zwei gleiche reelle Pole).

G(s) = K/(s(s + 20))Einheits-Gegenkopplung
K =
4.Mittel
R(s)+33s + 6G(s)C(s)2H−

Eine Strecke G(s) = 33/(s + 6) wird in einem Gegenkopplungskreis geregelt, dessen Sensor die Verstärkung H = 2 hat. Bestimme die Zeitkonstante τ des geschlossenen Kreises.

G(s) = 33/(s + 6)H = 2
τ = s
5.Schwer
R(s)+KRegler+D(s)+5s + 5StreckeC(s)−

Ein Proportionalregler K steuert die Strecke G(s) = 5/(s + 5) in einem Regelkreis mit Einheits-Gegenkopplung. Ein Störsprung der Größe 10 greift am Streckeneingang an, während R = 0 ist. Bestimme die kleinste Verstärkung K, die den stationären Ausgang bei höchstens 0,1 hält.

G(s) = 5/(s + 5)D = 10css ≤ 0,1
K =
6.Schwer
R(s)+Ks(s + 4)(s + 10)G(s)C(s)−

Die Strecke G(s) = K/(s(s + 4)(s + 10)) liegt in einem Regelkreis mit Einheits-Gegenkopplung. Bei der größten stabilen Verstärkung schwingt der Kreis. Bestimme die Schwingfrequenz ω in rad/s.

G(s) = K/(s(s + 4)(s + 10))Einheits-Gegenkopplung
ω = rad/s

Lösungsschlüssel

  1. 1. T = 6,25
  2. 2. T = 8,901
  3. 3. K = 100
  4. 4. τ = 0,01389 s
  5. 5. K = 99
  6. 6. ω = 6,325 rad/s

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