1.拉普拉斯变换中等
求 F(s) = (2s + 28)/(s² + 8s + 16) 对应的 f(t),并计算 f(0.1)。
F(s) = (2s + 28)/(s² + 8s + 16)t = 0.1 s
f(0.1) =
2.拉普拉斯变换困难
某系统满足 y″ + 3y′ + 2y = 2·u(t)。它从静止开始(y(0) = 0,y′(0) = 0),输入为阶跃 u(t) = 1(t ≥ 0)。用拉普拉斯变换求输出 y(1)。
y″ + 3y′ + 2y = 2·u(t)u(t) = 1y(0) = 0, y′(0) = 0t = 1 s
y(1) =
3.方框图中等
单位负反馈回路的 G(s) = 48/(s(s + 7))。参考输入是斜坡 r(t) = 1·t。求稳态误差 ess。
G(s) = 48/(s(s + 7))r(t) = 1·t
ess =
4.方框图困难
比例控制器 K = 16 在单位负反馈回路中驱动被控对象 G(s) = 5/(s + 10)。扰动 D 在被控对象输入处进入(加到控制器输出上)。 同时施加大小为 1 的参考阶跃和大小为 1 的扰动阶跃。求稳态输出 css。
K = 16G(s) = 5/(s + 10)D = 1R = 1
css =
5.阶跃响应中等
某系统的传递函数为 G(s) = 28/(s² + 5s + 28),输入为单位阶跃。 求阶跃响应的百分比超调量 %OS。
G(s) = 28/(s² + 5s + 28)
%OS = %
6.阶跃响应困难
质量 m = 2 kg 的物体挂在弹簧 k = 5000 N/m 上,带有黏性阻尼器 c = 40 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。 求位移最大的时刻 tp。
m = 2 kgk = 5000 N/mc = 40 N·s/mF = 100 N
tp = s
7.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹中等
对象 G(s) = (s + 5)/((s − 4)(s + 3)) 在 s = 4 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 + 5)/((s − 4)(s + 3))
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 + 8)(s + 1))。求根轨迹渐近线与实轴的交点 σa。
L(s) = K/((s + 5)(s + 8)(s + 1))
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(s + 4)),必须以 0.02 的稳态误差跟踪斜坡 r(t) = 1t。求增益 K。
G(s) = K/(s(s + 4))r(t) = 1tess = 0.02
K =
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) = 5/(s + 4)。闭环必须满足 ωₙ = 10 rad/s 和 ζ = 1。求比例增益 Kp。
G(s) = 5/(s + 4)ωₙ = 10 rad/sζ = 1
Kp =
11.伯德图与裕度中等
求 G(s) = 1638/((s + 13)(s + 18)) 在 ω = 10 rad/s 时的精确幅值 |G(jω)|,单位为 dB。
G(s) = 1638/((s + 13)(s + 18))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) = 220/(s(s + 20))。 求增益穿越频率 ωc,即 |L(jω)| = 1 处。
L(s) = 220/(s(s + 20))
ωc = rad/s