1.拉普拉斯变换中等
用配方法求 F(s) = (4s + 10)/(s² + 2s + 17) 对应的 f(t),并计算 f(1)。
F(s) = (4s + 10)/(s² + 2s + 17)t = 1 s
f(1) =
2.拉普拉斯变换困难
某系统由微分方程 y″ + 6y′ + 25y = 4u′ + 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 = 0.2 s 时计算冲激响应 g(t)。求 g(0.2)。
y″ + 6y′ + 25y = 4u′ + 3ut = 0.2 s
g(0.2) =
3.方框图中等
被控对象 G(s) = K/((s + 7)(s + 12)) 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 + 7)(s + 12))单位负反馈
K =
4.方框图困难
被控对象 G(s) = 58/(s(s + 8)) 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) = 58/(s(s + 8))H = 0.5
ωd = rad/s
5.阶跃响应中等
某系统的传递函数为 G(s) = 66/(s² + 5s + 66),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) = 66/(s² + 5s + 66)
ts = s
6.阶跃响应困难
单位负反馈回路的 G(s) = K/(s(s + 5))。求使阶跃响应有 15 % 超调量的增益 K。
G(s) = K/(s(s + 5))%OS = 15 %
K =
7.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹中等
对象 G(s) = (s + 1)/((s − 3)(s + 1)) 在 s = 3 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 + 1)/((s − 3)(s + 1))
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 + 4)(s + 6))。求根轨迹渐近线与实轴的交点 σa。
L(s) = K(s + 5)/(s(s + 4)(s + 6))
σa =
9.稳态误差与 PID 控制中等
过程 G(s) = 0.5/(10s + 1) 由比例增益 K = 1 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) = 0.5/(10s + 1)K = 1
ess = %
10.稳态误差与 PID 控制困难
PI 控制器 C(s) = Kp + Ki/s 在单位负反馈回路中控制对象 G(s) = 1/(s + 2)。闭环必须满足 ωₙ = 6 rad/s 和 ζ = 0.6。求积分增益 Ki。
G(s) = 1/(s + 2)ωₙ = 6 rad/sζ = 0.6
Ki =
11.伯德图与裕度中等
图中所示的RC 高通滤波器有R = 22 kΩ, C = 1 nF。输入为29 kHz的正弦信号。 求 vout 相对于 vin 的相移 φ,单位为度。
R = 22 kΩC = 1 nFf = 29 kHz
φ = °
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) = 334/(s(s + 5)(s + 7))。 求增益裕度 GM,单位为 dB。
L(s) = 334/(s(s + 5)(s + 7))
GM = dB