Ein System erster Ordnung G(s) = 5/(5s + 1) erhält bei t = 0 einen Eingangssprung der Größe 1, ausgehend von der Ruhe. Wie lange braucht der Ausgang, um 95 % seines Endwerts zu erreichen? Bestimme t.
Arbeitsblatt Sprungantwort mit Lösungen
Ein ungeladener Kondensator C = 2,2 µF wird von einer Sprungquelle mit 9 V über einen Widerstand R = 4,7 kΩ geladen. Wie lange nach dem Schließen des Schalters erreicht die Kondensatorspannung 99 % ihres Endwerts? Bestimme t in ms.
Ein System hat die Übertragungsfunktion G(s) = 172/(s² + 11s + 86) und erhält einen Einheitssprung am Eingang. Bestimme die 2-%-Ausregelzeit ts der Sprungantwort mit ts ≈ 4/(ζωₙ).
Ein System hat die Übertragungsfunktion G(s) = 154/(s² + 10s + 77) und erhält einen Einheitssprung am Eingang. Bestimme den Dämpfungsgrad ζ.
Ein Reihen-RLC-Kreis mit R = 600 Ω, L = 500 mH und C = 2 µF wird bei t = 0 an einen Sprung von 10 V angeschlossen. Der Kondensator ist ungeladen, und vor dem Sprung fließt kein Strom. Bestimme die maximale Kondensatorspannung vC,max.
Eine Masse m = 8 kg hängt an einer Feder k = 2000 N/m mit einem viskosen Dämpfer c = 126 N·s/m (m·x″ + c·x′ + k·x = F). In der Gleichgewichtslage in Ruhe wird plötzlich eine konstante Kraft F = 5 N aufgebracht. Bestimme den Zeitpunkt tp, zu dem die Auslenkung am größten ist.
Lösungsschlüssel
- 1. t = 14,98 s
- 2. t = 47,62 ms
- 3. ts = 0,7273 s
- 4. ζ = 0,5698
- 5. vC,max = 10,95 V
- 6. tp = 0,2291 s
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