1.拉普拉斯变换中等
求 F(s) = (3s + 33)/(s² + 10s + 25) 对应的 f(t),并计算 f(0.1)。
F(s) = (3s + 33)/(s² + 10s + 25)t = 0.1 s
f(0.1) =
2.拉普拉斯变换困难
某系统满足 y″ + 5y′ + 6y = 12·u(t)。它从静止开始(y(0) = 0,y′(0) = 0),输入为阶跃 u(t) = 2(t ≥ 0)。用拉普拉斯变换求输出 y(0.3)。
y″ + 5y′ + 6y = 12·u(t)u(t) = 2y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.3 s
y(0.3) =
3.方框图中等
被控对象 G(s) = 3/(s + 7) 带有一个增益为 H₁ = 5 的内部(次级)负反馈回路。控制器增益 K = 20 和一个外部单位负反馈回路构成闭环系统。 求闭环极点 p。
G(s) = 3/(s + 7)H₁ = 5K = 20
p =
4.方框图困难
被控对象 G(s) = K/(s(s + 5)(s + 8)) 放在单位负反馈回路中。 在最大稳定增益时回路发生振荡。求振荡频率 ω,单位 rad/s。
G(s) = K/(s(s + 5)(s + 8))单位负反馈
ω = rad/s
5.阶跃响应中等
某系统的传递函数为 G(s) = 300/(s² + 15s + 100),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) = 300/(s² + 15s + 100)
ts = s
6.阶跃响应困难
质量 m = 10 kg 的物体挂在弹簧 k = 2000 N/m 上,带有黏性阻尼器 c = 42 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 = 100 N。 求最大位移 xmax,单位 mm。
m = 10 kgk = 2000 N/mc = 42 N·s/mF = 100 N
xmax = mm
7.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹中等
图中的回路在 K = 208 下运行,L(s) = K/(s(s + 5)(s + 8))。在闭环变得不稳定之前,增益最多可以提高到原来的多少倍 m?
L(s) = K/(s(s + 5)(s + 8))K = 208
m =
8.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹困难
对于 L(s) = K/((s + 8)(s² + 4s + 5)),求根轨迹从上半平面复极点出发的出射角 θd,从正实轴量起。
L(s) = K/((s + 8)(s² + 4s + 5))
θd = °
9.稳态误差与 PID 控制中等
输入 r(t) = 2 + 5t(阶跃加斜坡)加到 G(s) = 5/(s(s + 5)(s + 10)) 的单位负反馈回路上。求稳态误差 ess。
G(s) = 5/(s(s + 5)(s + 10))r(t) = 2 + 5t
ess =
10.稳态误差与 PID 控制困难
PD 控制器 C(s) = 2 + Kd·s 在单位负反馈回路中控制对象 G(s) = 10/(s(s + 3))。求使闭环阻尼比 ζ = 0.707 的微分增益 Kd。
G(s) = 10/(s(s + 3))Kp = 2ζ = 0.707
Kd = s
11.伯德图与裕度中等
求 G(s) = 255/((s + 1)(s + 17)) 在 ω = 2 rad/s 时的精确幅值 |G(jω)|,单位为 dB。
G(s) = 255/((s + 1)(s + 17))ω = 2 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) = 102/(s(s + 3)(s + 9))。 求增益裕度 GM,单位为 dB。
L(s) = 102/(s(s + 3)(s + 9))
GM = dB