Arbeitsblatt Stabilität: Routh-Hurwitz und Wurzelortskurve mit Lösungen

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1.Leicht
s³14s²a6s¹(4·a − 6)/as⁰6

Die charakteristische Gleichung eines geschlossenen Regelkreises lautet s³ + a·s² + 4s + 6 = 0. Bestimme den Wert a, ab dem das System stabil ist.

s³ + a·s² + 4s + 6 = 0
a =
2.Leicht
s³13s²526s¹?s⁰?

Ein geschlossener Regelkreis hat die charakteristische Gleichung s³ + 5s² + 3s + 26 = 0. Bestimme mit dem Routh-Hurwitz-Kriterium die Anzahl N der Pole des geschlossenen Kreises in der rechten Hälfte der s-Ebene.

Q(s) = s³ + 5s² + 3s + 26
N =
3.Mittel
R(s)+K1s(s + 3)(s + 6)C(s)−

Der Regelkreis im Schaubild hat die Übertragungsfunktion des offenen Kreises L(s) = K/(s(s + 3)(s + 6)). Die Verstärkung wird erhöht, bis der geschlossene Kreis an der Stabilitätsgrenze liegt. Bestimme die Frequenz ω der Dauerschwingung.

L(s) = K/(s(s + 3)(s + 6))
ω = rad/s
4.Mittel
R(s)+K1s(s + 2)(s + 6)C(s)−

Der Regelkreis im Schaubild hat die Übertragungsfunktion des offenen Kreises L(s) = K/(s(s + 2)(s + 6)). Die Verstärkung wird erhöht, bis der geschlossene Kreis an der Stabilitätsgrenze liegt. Bestimme die Frequenz ω der Dauerschwingung.

L(s) = K/(s(s + 2)(s + 6))
ω = rad/s
5.Schwer
ReIm−2−4−6j2j4

Die Wurzelortskurve von L(s) = K/((s + 1)(s + 2)(s + 6)) ist skizziert. Bestimme die Frequenz ω, bei der die Ortskurve die imaginäre Achse schneidet.

L(s) = K/((s + 1)(s + 2)(s + 6))
ω = rad/s
6.Schwer
ReIm−1−2−3−4−5−6−71j1j2

Die Wurzelortskurve von L(s) = K/(s(s + 1)(s + 6)) verlässt die reelle Achse zwischen s = 0 und s = −1. Bestimme den Verzweigungspunkt sb.

L(s) = K/(s(s + 1)(s + 6))
sb =

Lösungsschlüssel

  1. 1. a = 1,5
  2. 2. N = 2
  3. 3. ω = 4,243 rad/s
  4. 4. ω = 3,464 rad/s
  5. 5. ω = 4,472 rad/s
  6. 6. sb = −0,4774

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