Arbeitsblatt Stabilität: Routh-Hurwitz und Wurzelortskurve mit Lösungen

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1.Leicht
R(s)+K10s + 10C(s)−

Ein Proportionalregler mit der Verstärkung K regelt die Strecke G(s) = 10/(s + 10) in einem Regelkreis mit Einheitsrückführung. Bestimme die Verstärkung K, die den Pol des geschlossenen Kreises auf s = −50 legt.

G(s) = 10/(s + 10)p = −50
K =
2.Leicht
R(s)+171s(s + 2)C(s)−

Ein Regelkreis mit Einheitsrückführung hat die Übertragungsfunktion des offenen Kreises L(s) = 17/(s(s + 2)). Die Pole des geschlossenen Kreises sind komplex. Bestimme ihren Imaginärteil ωd.

L(s) = 17/(s(s + 2))
ωd = rad/s
3.Mittel
R(s)+Ks + 8s(s + 1)(s + 4)C(s)−

Ein Regelkreis mit Einheitsrückführung hat L(s) = K(s + 8)/(s(s + 1)(s + 4)) mit K > 0. Bestimme die größte Verstärkung Kmax, für die der geschlossene Kreis stabil ist.

L(s) = K(s + 8)/(s(s + 1)(s + 4))
Kmax =
4.Mittel
R(s)+Ks + 5s(s + 1)(s + 3)C(s)−

Ein Regelkreis mit Einheitsrückführung hat L(s) = K(s + 5)/(s(s + 1)(s + 3)) mit K > 0. Bestimme die größte Verstärkung Kmax, für die der geschlossene Kreis stabil ist.

L(s) = K(s + 5)/(s(s + 1)(s + 3))
Kmax =
5.Schwer
ReImζ = 0,3−10j10

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 = 0,3 haben.

L(s) = K/(s(s + 10))ζ = 0,3
K =
6.Schwer
ReIm−2−4−6j2j4

Die Wurzelortskurve von L(s) = K/((s + 1)(s + 3)(s + 6)) ist skizziert. Bestimme die Frequenz ω, bei der die Ortskurve die imaginäre Achse schneidet.

L(s) = K/((s + 1)(s + 3)(s + 6))
ω = rad/s

Lösungsschlüssel

  1. 1. K = 4
  2. 2. ωd = 4 rad/s
  3. 3. Kmax = 6,667
  4. 4. Kmax = 12
  5. 5. K = 277,8
  6. 6. ω = 5,196 rad/s

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