1.拉普拉斯变换中等
用部分分式法求 F(s) = 20/(s(s + 3)(s + 4)) 对应的 f(t),并计算 f(0.25)。
F(s) = 20/(s(s + 3)(s + 4))t = 0.25 s
f(0.25) =
2.拉普拉斯变换困难
某系统满足 y″ + 6y′ + 8y = 4·u(t)。它从静止开始(y(0) = 0,y′(0) = 0),输入为阶跃 u(t) = 5(t ≥ 0)。用拉普拉斯变换求输出 y(0.1)。
y″ + 6y′ + 8y = 4·u(t)u(t) = 5y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.1 s
y(0.1) =
3.方框图中等
被控对象 G(s) = K/(s(s + 9)) 放在单位负反馈回路中。求使闭环处于临界阻尼(两个相等的实极点)的增益 K。
G(s) = K/(s(s + 9))单位负反馈
K =
4.方框图困难
比例控制器 K = 10 在单位负反馈回路中驱动被控对象 G(s) = 3/(s + 7)。扰动 D 在被控对象输入处进入(加到控制器输出上)。 同时施加大小为 1 的参考阶跃和大小为 0.5 的扰动阶跃。求稳态输出 css。
K = 10G(s) = 3/(s + 7)D = 0.5R = 1
css =
5.阶跃响应中等
某系统的传递函数为 G(s) = 64/(s² + 12s + 64),输入为单位阶跃。 用 ts ≈ 4/(ζωₙ),求阶跃响应的 2 % 调节时间 ts。
G(s) = 64/(s² + 12s + 64)
ts = s
6.阶跃响应困难
质量 m = 2 kg 的物体挂在弹簧 k = 2000 N/m 上,带有黏性阻尼器 c = 13 N·s/m(m·x″ + c·x′ + k·x = F)。在静止平衡状态下,突然施加恒力 F = 25 N。 求位移最大的时刻 tp。
m = 2 kgk = 2000 N/mc = 13 N·s/mF = 25 N
tp = s
7.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹中等
某单位负反馈回路的 L(s) = K/((s + 3)(s + 4)(s + 5)),K > 0。求使闭环稳定的最大增益 Kmax。
L(s) = K/((s + 3)(s + 4)(s + 5))
Kmax =
8.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹困难
已给出 L(s) = K/((s + 2)(s + 10)) 的根轨迹。求分离点 sb 处的增益 K,此时两个闭环极点在实轴上相遇。
L(s) = K/((s + 2)(s + 10))
K =
9.稳态误差与 PID 控制中等
过程 G(s) = 2.5/(2s + 1) 由比例增益 K = 20 在单位负反馈回路中控制。求阶跃输入的稳态误差 ess,以阶跃大小的百分数表示。
G(s) = 2.5/(2s + 1)K = 20
ess = %
10.稳态误差与 PID 控制困难
比例控制器 K 在单位负反馈回路中控制对象 G(s) = 4/(s(s + 6))。求使闭环阻尼比 ζ = 0.5 的增益 K。
G(s) = 4/(s(s + 6))ζ = 0.5
K =
11.伯德图与裕度中等
求 G(s) = 720/((s + 9)(s + 20)) 在 ω = 8 rad/s 时的精确幅值 |G(jω)|,单位为 dB。
G(s) = 720/((s + 9)(s + 20))ω = 8 rad/s
|G(jω)| = dB
12.伯德图与裕度困难
一个单位反馈回路的开环传递函数为 L(s) = K/(s(s + 1)(s + 6))。 求给出 2 dB 增益裕度的增益 K。
L(s) = K/(s(s + 1)(s + 6))GM = 2 dB
K =