1.拉普拉斯变换中等
F(s) = (3s + 21)/(s² + 11s + 30)。它的逆变换形如 f(t) = A·e−5t + B·e−6t。用部分分式法求系数 A。
F(s) = (3s + 21)/(s² + 11s + 30)
A =
2.拉普拉斯变换困难
某系统由微分方程 y″ + 8y′ + 12y = 2u′ + 3u 描述,输入为 u(t),输出为 y(t)。求它的传递函数 G(s) = Y(s)/U(s)(零初始条件),并在 t = 0.1 s 时计算冲激响应 g(t)。求 g(0.1)。
y″ + 8y′ + 12y = 2u′ + 3ut = 0.1 s
g(0.1) =
3.方框图中等
单位负反馈回路的 G(s) = 44/(s(s + 2))。参考输入是斜坡 r(t) = 10·t。求稳态误差 ess。
G(s) = 44/(s(s + 2))r(t) = 10·t
ess =
4.方框图困难
被控对象 G(s) = 80/(s(s + 3)) 放在传感器增益为 H = 0.5 的负反馈回路中。闭环极点是复数。 求它们的虚部 ωd(取正值),单位 rad/s。
G(s) = 80/(s(s + 3))H = 0.5
ωd = rad/s
5.阶跃响应中等
某系统的传递函数为 G(s) = 129/(s² + 2s + 43),输入为单位阶跃。 极点为 s = σ ± jωd。求实部 σ。
G(s) = 129/(s² + 2s + 43)
σ =
6.阶跃响应困难
质量 m = 8 kg 的物体挂在弹簧 k = 400 N/m 上,带有黏性阻尼器 c = 11 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 = 10 N。 求位移最大的时刻 tp。
m = 8 kgk = 400 N/mc = 11 N·s/mF = 10 N
tp = s
7.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹中等
对象 G(s) = (s + 8)/((s − 1)(s + 2)) 在 s = 1 处有一个不稳定极点。用比例增益 K 围绕它构成单位负反馈回路。求使闭环稳定的最小增益 Kmin。
G(s) = (s + 8)/((s − 1)(s + 2))
Kmin =
8.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹困难
某单位负反馈回路的 L(s) = K(s + 5)/(s(s + 8)(s + 6))。求根轨迹渐近线与实轴的交点 σa。
L(s) = K(s + 5)/(s(s + 8)(s + 6))
σa =
9.稳态误差与 PID 控制中等
某单位负反馈回路的 G(s) = K/((s + 1)(s + 5))。求使阶跃输入的稳态误差为 5 % 的增益 K。
G(s) = K/((s + 1)(s + 5))ess = 5 %
K =
10.稳态误差与 PID 控制困难
PI 控制器 C(s) = 2 + 10/s 在单位负反馈回路中控制对象 G(s) = 4/((s + 4)(s + 5))。求斜坡输入 r(t) = 5t 的稳态误差 ess。
C(s) = 2 + 10/sG(s) = 4/((s + 4)(s + 5))r(t) = 5t
ess =
11.伯德图与裕度中等
在图中所示的串联 RLC 带通滤波器中,输出取自 R = 2 Ω 两端,其中 L = 10 mH,C = 2.2 µF。 求中心(谐振)频率 f0,单位为 Hz。
R = 2 ΩL = 10 mHC = 2.2 µF
f0 = Hz
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) = 3/(s(s + 1))。 求相位裕度 PM,单位为度。
L(s) = 3/(s(s + 1))
PM = °