1.拉普拉斯变换中等
F(s) = (3s + 3)/(s² + 7s + 12)。它的逆变换形如 f(t) = A·e−3t + B·e−4t。用部分分式法求系数 A。
F(s) = (3s + 3)/(s² + 7s + 12)
A =
2.拉普拉斯变换困难
某系统满足 y″ + 7y′ + 12y = 6·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″ + 7y′ + 12y = 6·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 + 1)(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 + 1)(s + 9))单位负反馈
K =
4.方框图困难
被控对象 G(s) = K/(s(s + 5)(s + 6)) 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 + 6))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) = 47/(s² + 10s + 47),输入为单位阶跃。 求阶跃响应的峰值时间 tp。
G(s) = 47/(s² + 10s + 47)
tp = s
6.阶跃响应困难
一个没有零点的二阶系统,其阶跃响应显示出 5 % 的超调量,第一个峰出现在 t = 0.2 s。求固有频率 ωn。
%OS = 5 %tp = 0.2 s
ωn = rad/s
7.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹中等
图中的回路采用负反馈,L(s) = 144/(s(s + 1)(s + 8))。有多少个闭环极点 N 位于右半平面?
L(s) = 144/(s(s + 1)(s + 8))
N =
8.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹困难
对于回路 L(s) = K/(s(s + 2)(s + 10)),求使闭环极点位于 s = −0.5 的增益 K。
L(s) = K/(s(s + 2)(s + 10))s = −0.5
K =
9.稳态误差与 PID 控制中等
输入 r(t) = 10 + 4t(阶跃加斜坡)加到 G(s) = 20(s + 4)/(s(s + 1)(s + 10)) 的单位负反馈回路上。求稳态误差 ess。
G(s) = 20(s + 4)/(s(s + 1)(s + 10))r(t) = 10 + 4t
ess =
10.稳态误差与 PID 控制困难
PD 控制器 C(s) = 20 + Kd·s 在单位负反馈回路中控制对象 G(s) = 1/(s(s + 1))。求使闭环阻尼比 ζ = 0.5 的微分增益 Kd。
G(s) = 1/(s(s + 1))Kp = 20ζ = 0.5
Kd = s
11.伯德图与裕度中等
求 G(s) = 192/((s + 8)(s + 12)) 在 ω = 5 rad/s 时的精确幅值 |G(jω)|,单位为 dB。
G(s) = 192/((s + 8)(s + 12))ω = 5 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 + 2))。 求增益穿越频率 ωc,即 |L(jω)| = 1 处。
L(s) = 56/(s(s + 2))
ωc = rad/s