1.拉普拉斯变换中等
用配方法求 F(s) = 25/(s² + 2s + 5) 对应的 f(t),并计算 f(1)。
F(s) = 25/(s² + 2s + 5)t = 1 s
f(1) =
2.拉普拉斯变换困难
某系统由微分方程 y″ + 10y′ + 24y = u′ + 12u 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 = 0.3 s 时计算冲激响应 g(t)。求 g(0.3)。
y″ + 10y′ + 24y = u′ + 12ut = 0.3 s
g(0.3) =
3.方框图中等
被控对象 G(s) = 4/(s + 1) 带有一个增益为 H₁ = 2 的内部(次级)负反馈回路。控制器增益 K = 10 和一个外部单位负反馈回路构成闭环系统。 求闭环直流增益 T(0)。
G(s) = 4/(s + 1)H₁ = 2K = 10
T(0) =
4.方框图困难
比例控制器 K = 28 在单位负反馈回路中驱动被控对象 G(s) = 9/(s + 3)。扰动 D 在被控对象输入处进入(加到控制器输出上)。 令 R = 0,施加大小为 5 的扰动阶跃。求稳态输出 css。
K = 28G(s) = 9/(s + 3)D = 5R = 0
css =
5.阶跃响应中等
某系统的传递函数为 G(s) = 75/(s² + 7s + 75),输入为单位阶跃。 求阶跃响应的峰值时间 tp。
G(s) = 75/(s² + 7s + 75)
tp = s
6.阶跃响应困难
一个串联 RLC 电路,R = 19 Ω,L = 10 mH,C = 10 µF,在 t = 0 时接到 12 V 的阶跃上。电容未充电,阶跃之前没有电流。 求电容电压的峰值 vC,max。
R = 19 ΩL = 10 mHC = 10 µFV = 12 V
vC,max = V
7.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹中等
图中的回路的开环传递函数为 L(s) = K/(s(s + 3)(s + 10))。求使闭环稳定的最大增益 Kmax。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 10))
Kmax =
8.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹困难
L(s) = K(s + 11)/(s(s + 3)) 的根轨迹在 s = 0 与 s = −3 之间离开实轴,绕一圈后在零点左侧再次汇入实轴。求汇合点 si。
L(s) = K(s + 11)/(s(s + 3))
si =
9.稳态误差与 PID 控制中等
斜坡 r(t) = 5t 加到 G(s) = 20(s + 3)/(s(s + 1)(s + 4)) 的单位负反馈回路上。求稳态误差 ess。
G(s) = 20(s + 3)/(s(s + 1)(s + 4))r(t) = 5t
ess =
10.稳态误差与 PID 控制困难
比例控制器 K = 50 在单位负反馈回路中控制对象 G(s) = 4/(s(s + 5))。 用 ts ≈ 4/(ζωₙ),求阶跃响应的 2 % 调节时间 ts。
G(s) = 4/(s(s + 5))K = 50
ts = s
11.伯德图与裕度中等
求 G(s) = 1800/((s + 18)(s + 20)) 在 ω = 10 rad/s 时的精确幅值 |G(jω)|,单位为 dB。
G(s) = 1800/((s + 18)(s + 20))ω = 10 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) = 56/(s(s + 4))。 求增益穿越频率 ωc,即 |L(jω)| = 1 处。
L(s) = 56/(s(s + 4))
ωc = rad/s