Arbeitsblatt Stabilität: Routh-Hurwitz und Wurzelortskurve mit Lösungen

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1.Leicht
s³17s²−3−16s¹?s⁰?

Ein geschlossener Regelkreis hat die charakteristische Gleichung s³ − 3s² + 7s − 16 = 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 − 3s² + 7s − 16
N =
2.Leicht
R(s)+K5s + 10C(s)−

Ein Proportionalregler mit der Verstärkung K regelt die Strecke G(s) = 5/(s + 10) in einem Regelkreis mit Einheitsrückführung. Bestimme die Verstärkung K, die den Pol des geschlossenen Kreises auf s = −15 legt.

G(s) = 5/(s + 10)p = −15
K =
3.Mittel
R(s)+K = 1801s(s + 8)(s + 10)C(s)−

Der Regelkreis im Schaubild läuft mit K = 180 und L(s) = K/(s(s + 8)(s + 10)). Um welchen Faktor m kann die Verstärkung erhöht werden, bevor der geschlossene Kreis instabil wird?

L(s) = K/(s(s + 8)(s + 10))K = 180
m =
4.Mittel
R(s)+K1s(s + 5)(s + 10)C(s)−

Der Regelkreis im Schaubild hat die Übertragungsfunktion des offenen Kreises L(s) = K/(s(s + 5)(s + 10)). Die Verstärkung wird erhöht, bis der geschlossene Kreis an der Stabilitätsgrenze liegt. Bestimme die Frequenz ω der Dauerschwingung.

L(s) = K/(s(s + 5)(s + 10))
ω = rad/s
5.Schwer
ReIm−1−2−3−4−5−6j1

Die Wurzelortskurve von L(s) = K/(s(s + 2)(s + 5)) verlässt die reelle Achse zwischen s = 0 und s = −2. Bestimme den Verzweigungspunkt sb.

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

Bestimme für den Regelkreis L(s) = K/(s(s + 3)(s + 5)) die Verstärkung K, die einen Pol des geschlossenen Kreises auf s = −0,5 legt.

L(s) = K/(s(s + 3)(s + 5))s = −0,5
K =

Lösungsschlüssel

  1. 1. N = 3
  2. 2. K = 1
  3. 3. m = 8
  4. 4. ω = 7,071 rad/s
  5. 5. sb = −0,8804
  6. 6. K = 5,625

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