Arbeitsblatt Stabilität: Routh-Hurwitz und Wurzelortskurve mit Lösungen

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1.Leicht
s³12s²211s¹?s⁰?

Ein geschlossener Regelkreis hat die charakteristische Gleichung s³ + 2s² + 2s + 11 = 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 + 2s² + 2s + 11
N =
2.Leicht
s³16s²a12s¹(6·a − 12)/as⁰12

Die charakteristische Gleichung eines geschlossenen Regelkreises lautet s³ + a·s² + 6s + 12 = 0. Bestimme den Wert a, ab dem das System stabil ist.

s³ + a·s² + 6s + 12 = 0
a =
3.Mittel
R(s)+K1s(s + 1)(s + 2)C(s)−

Der Regelkreis im Schaubild hat die Übertragungsfunktion des offenen Kreises L(s) = K/(s(s + 1)(s + 2)). Bestimme die größte Verstärkung Kmax, für die der geschlossene Kreis stabil ist.

L(s) = K/(s(s + 1)(s + 2))
Kmax =
4.Mittel
R(s)+K = 93,751s(s + 5)(s + 10)C(s)−

Der Regelkreis im Schaubild läuft mit K = 93,75 und L(s) = K/(s(s + 5)(s + 10)). Um welchen Faktor m kann die Verstärkung erhöht werden, bevor der geschlossene Kreis instabil wird?

L(s) = K/(s(s + 5)(s + 10))K = 93,75
m =
5.Schwer
ReIm−1−2−3−4j1j2

Bestimme für L(s) = K/((s + 1)(s² + 6s + 13)) den Abgangswinkel θd der Wurzelortskurve vom komplexen Pol in der oberen Halbebene, gemessen von der positiven reellen Achse.

L(s) = K/((s + 1)(s² + 6s + 13))
θd = °
6.Schwer
ReIm−5j5

Die Wurzelortskurve von L(s) = K/((s + 3)(s + 4)(s + 5)) ist skizziert. Bestimme die Frequenz ω, bei der die Ortskurve die imaginäre Achse schneidet.

L(s) = K/((s + 3)(s + 4)(s + 5))
ω = rad/s

Lösungsschlüssel

  1. 1. N = 2
  2. 2. a = 2
  3. 3. Kmax = 6
  4. 4. m = 8
  5. 5. θd = −45 °
  6. 6. ω = 6,856 rad/s

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