Arbeitsblatt Sprungantwort mit Lösungen

Kostenloses Arbeitsblatt Sprungantwort zum Ausdrucken: 6 Aufgaben von leicht bis Prüfungsniveau, mit Lösungsschlüssel. Drucke es aus oder speichere es als PDF.

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Name: ____________________   Datum: ____________

1.Leicht
t (s)y(t)2,5t = ?80 %

Ein System erster Ordnung G(s) = 0,5/(0,5s + 1) erhält bei t = 0 einen Eingangssprung der Größe 5, ausgehend von der Ruhe. Wie lange braucht der Ausgang, um 80 % seines Endwerts zu erreichen? Bestimme t.

G(s) = 0,5/(0,5s + 1)U = 580 %
t = s
2.Leicht
+−9 VR = 100 kΩC = 100 µFvC​

Ein ungeladener Kondensator C = 100 µF wird von einer Sprungquelle mit 9 V über einen Widerstand R = 100 kΩ geladen. Wie lange nach dem Schließen des Schalters erreicht die Kondensatorspannung 95 % ihres Endwerts? Bestimme t in ms.

R = 100 kΩC = 100 µFV = 9 V95 %
t = ms
3.Mittel
t (s)y(t)3ts​ = ?

Ein System hat die Übertragungsfunktion G(s) = 291/(s² + 11s + 97) und erhält einen Einheitssprung am Eingang. Bestimme die 2-%-Ausregelzeit ts der Sprungantwort mit ts ≈ 4/(ζωₙ).

G(s) = 291/(s² + 11s + 97)
ts = s
4.Mittel
t (s)y(t)3tp​ = ?

Ein System hat die Übertragungsfunktion G(s) = 12/(s² + s + 4) und erhält einen Einheitssprung am Eingang. Bestimme die Überschwingzeit tp der Sprungantwort.

G(s) = 12/(s² + s + 4)
tp = s
5.Schwer
+−5 VR = 83 ΩL = 50 mHC = 4,7 µFvC​

Ein Reihen-RLC-Kreis mit R = 83 Ω, L = 50 mH und C = 4,7 µF wird bei t = 0 an einen Sprung von 5 V angeschlossen. Der Kondensator ist ungeladen, und vor dem Sprung fließt kein Strom. Bestimme das prozentuale Überschwingen %OS der Kondensatorspannung.

R = 83 ΩL = 50 mHC = 4,7 µFV = 5 V
%OS = %
6.Schwer
k = 800 N/mc = 101 N·s/mm = 20 kgF = 20 Nx(t)

Eine Masse m = 20 kg hängt an einer Feder k = 800 N/m mit einem viskosen Dämpfer c = 101 N·s/m (m·x″ + c·x′ + k·x = F). In der Gleichgewichtslage in Ruhe wird plötzlich eine konstante Kraft F = 20 N aufgebracht. Bestimme die größte Auslenkung xmax in mm.

m = 20 kgk = 800 N/mc = 101 N·s/mF = 20 N
xmax = mm

Lösungsschlüssel

  1. 1. t = 0,8047 s
  2. 2. t = 29957 ms
  3. 3. ts = 0,7273 s
  4. 4. tp = 1,622 s
  5. 5. %OS = 25,14 %
  6. 6. xmax = 31,37 mm

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