Arbeitsblatt Stabilität: Routh-Hurwitz und Wurzelortskurve mit Lösungen

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1.Leicht
R(s)+21s(s + 2)C(s)−

Ein Regelkreis mit Einheitsrückführung hat die Übertragungsfunktion des offenen Kreises L(s) = 2/(s(s + 2)). Die Pole des geschlossenen Kreises sind komplex. Bestimme ihren Imaginärteil ωd.

L(s) = 2/(s(s + 2))
ωd = rad/s
2.Leicht
s³12s²a5s¹(2·a − 5)/as⁰5

Die charakteristische Gleichung eines geschlossenen Regelkreises lautet s³ + a·s² + 2s + 5 = 0. Bestimme den Wert a, ab dem das System stabil ist.

s³ + a·s² + 2s + 5 = 0
a =
3.Mittel
R(s)+K1s(s + 1)(s + 5)C(s)−

Der Regelkreis im Schaubild hat die Übertragungsfunktion des offenen Kreises L(s) = K/(s(s + 1)(s + 5)). Bestimme die größte Verstärkung Kmax, für die der geschlossene Kreis stabil ist.

L(s) = K/(s(s + 1)(s + 5))
Kmax =
4.Mittel
R(s)+4801s(s + 2)(s + 10)C(s)−

Der Regelkreis im Schaubild arbeitet mit Gegenkopplung und hat L(s) = 480/(s(s + 2)(s + 10)). Wie viele Pole N des geschlossenen Kreises liegen in der rechten Halbebene?

L(s) = 480/(s(s + 2)(s + 10))
N =
5.Schwer
ReIm−2−4−6j2j4

Die Wurzelortskurve von L(s) = K/((s + 1)(s + 3)(s + 5)) ist skizziert. Bestimme die Frequenz ω, bei der die Ortskurve die imaginäre Achse schneidet.

L(s) = K/((s + 1)(s + 3)(s + 5))
ω = rad/s
6.Schwer
ReIm−2−4j2

Bestimme für L(s) = K/((s + 3)(s² + 4s + 13)) den Abgangswinkel θd der Wurzelortskurve vom komplexen Pol in der oberen Halbebene, gemessen von der positiven reellen Achse.

L(s) = K/((s + 3)(s² + 4s + 13))
θd = °

Lösungsschlüssel

  1. 1. ωd = 1 rad/s
  2. 2. a = 2,5
  3. 3. Kmax = 30
  4. 4. N = 2
  5. 5. ω = 4,796 rad/s
  6. 6. θd = 18,43 °

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