Arbeitsblatt Stabilität: Routh-Hurwitz und Wurzelortskurve mit Lösungen

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1.Leicht
s³1−6s²530s¹?s⁰?

Ein geschlossener Regelkreis hat die charakteristische Gleichung s³ + 5s² − 6s + 30 = 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 − 6s + 30
N =
2.Leicht
s⁴110−6s³11s²??s¹?s⁰?

Das charakteristische Polynom eines Regelkreises ist Q(s) = s⁴ + s³ + 10s² + s − 6. Stelle das Routh-Schema auf und bestimme, wie viele Wurzeln N von Q(s) in der rechten Halbebene liegen.

Q(s) = s⁴ + s³ + 10s² + s − 6
N =
3.Mittel
R(s)+Ks + 2(s − 4)(s + 5)C(s)−

Die Strecke G(s) = (s + 2)/((s − 4)(s + 5)) hat einen instabilen Pol bei s = 4. Ein Proportionalregler mit der Verstärkung K schließt einen Regelkreis mit Einheitsrückführung um sie. Bestimme die kleinste Verstärkung Kmin, die den geschlossenen Kreis stabil macht.

G(s) = (s + 2)/((s − 4)(s + 5))
Kmin =
4.Mittel
R(s)+K1s(s + 4)(s + 5)C(s)−

Der Regelkreis im Schaubild hat die Übertragungsfunktion des offenen Kreises L(s) = K/(s(s + 4)(s + 5)). Bestimme die größte Verstärkung Kmax, für die der geschlossene Kreis stabil ist.

L(s) = K/(s(s + 4)(s + 5))
Kmax =
5.Schwer
ReImζ = 0,5−5−10j5j10

Die Wurzelortskurve von L(s) = K/(s(s + 10)) ist abgebildet. Bestimme die Verstärkung K, bei der die Pole des geschlossenen Kreises den Dämpfungsgrad ζ = 0,5 haben.

L(s) = K/(s(s + 10))ζ = 0,5
K =
6.Schwer
ReIm−0,5−1−1,5−2−2,5−3−3,5−4−4,5−50,5j0,5j1−1,5

Bestimme für den Regelkreis L(s) = K/(s(s + 3)(s + 4)) die Verstärkung K, die einen Pol des geschlossenen Kreises auf s = −1,5 legt.

L(s) = K/(s(s + 3)(s + 4))s = −1,5
K =

Lösungsschlüssel

  1. 1. N = 2
  2. 2. N = 1
  3. 3. Kmin = 10
  4. 4. Kmax = 180
  5. 5. K = 100
  6. 6. K = 5,625

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