Scheda di esercizi di Risposta al gradino con soluzioni

Scheda di esercizi di Risposta al gradino gratuita e stampabile: 6 esercizi dal livello facile a quello d’esame, con le soluzioni. Stampala o salvala come PDF.

Per i docenti: gratuita da stampare, copiare e usare in classe. Ogni nuova scheda ha nuovi valori e le sue soluzioni. Un link a ExamProblems nella pagina del corso è molto apprezzato.

Nome: ____________________   Data: ____________

1.Facile
+−12 VR = 1 kΩC = 22 µFvC​

Un condensatore scarico C = 22 µF viene caricato da un generatore a gradino da 12 V attraverso un resistore R = 1 kΩ. Quanto tempo dopo la chiusura dell’interruttore la tensione del condensatore raggiunge il 90 % del suo valore finale? Trova t in ms.

R = 1 kΩC = 22 µFV = 12 V90 %
t = ms
2.Facile
t (s)y(t)2,5t = ?50 %

Un sistema del primo ordine G(s) = 2,5/(s + 5) riceve un ingresso a gradino di ampiezza 5 a t = 0, partendo da fermo. Quanto tempo impiega l’uscita a raggiungere il 50 % del suo valore finale? Trova t.

G(s) = 2,5/(s + 5)U = 550 %
t = s
3.Media
t (s)y(t)1?

Un sistema ha funzione di trasferimento G(s) = 74/(s² + 7s + 74) e riceve un ingresso a gradino unitario. Trova la sovraelongazione percentuale %OS della risposta al gradino.

G(s) = 74/(s² + 7s + 74)
%OS = %
4.Media
t (s)y(t)1tp​ = ?

Un sistema ha funzione di trasferimento G(s) = 50/(s² + 7s + 50) e riceve un ingresso a gradino unitario. Trova il tempo di picco tp della risposta al gradino.

G(s) = 50/(s² + 7s + 50)
tp = s
5.Difficile
k = 100 N/mc = 8 N·s/mm = 1 kgF = 20 Nx(t)

Una massa m = 1 kg è appesa a una molla k = 100 N/m con uno smorzatore viscoso c = 8 N·s/m (m·x″ + c·x′ + k·x = F). In equilibrio a riposo, viene applicata improvvisamente una forza costante F = 20 N. Trova lo spostamento massimo xmax in mm.

m = 1 kgk = 100 N/mc = 8 N·s/mF = 20 N
xmax = mm
6.Difficile
R(s)+180s(s + 5)G(s)C(s)−

Un anello di retroazione negativa unitaria ha G(s) = 180/(s(s + 5)). Trova il tempo di assestamento al 2 % ts della risposta al gradino ad anello chiuso, usando ts ≈ 4/(ζωₙ).

G(s) = 180/(s(s + 5))
ts = s

Soluzioni

  1. 1. t = 50,66 ms
  2. 2. t = 0,1386 s
  3. 3. %OS = 24,68 %
  4. 4. tp = 0,5113 s
  5. 5. xmax = 250,8 mm
  6. 6. ts = 1,6 s

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