1.拉普拉斯变换中等
用配方法求 F(s) = (2s + 4)/(s² + 6s + 25) 对应的 f(t),并计算 f(0.5)。
F(s) = (2s + 4)/(s² + 6s + 25)t = 0.5 s
f(0.5) =
2.拉普拉斯变换困难
用拉普拉斯变换解 y″ + 4y′ + 3y = 0,初始条件 y(0) = 1,y′(0) = 9,并求 y(0.4)。
y″ + 4y′ + 3y = 0y(0) = 1y′(0) = 9t = 0.4 s
y(0.4) =
3.方框图中等
被控对象 G(s) = 30/(s + 5) 由一个负反馈回路控制,该回路的传感器增益为 H = 2。 求闭环的时间常数 τ。
G(s) = 30/(s + 5)H = 2
τ = s
4.方框图困难
比例控制器 K = 5 在单位负反馈回路中驱动被控对象 G(s) = 6/(s + 2)。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 10 的扰动阶跃。求稳态输出 css。
K = 5G(s) = 6/(s + 2)D = 10R = 0
css =
5.阶跃响应中等
某系统的传递函数为 G(s) = 102/(s² + 11s + 51),输入为单位阶跃。 求阶跃响应的峰值时间 tp。
G(s) = 102/(s² + 11s + 51)
tp = s
6.阶跃响应困难
质量 m = 2 kg 的物体挂在弹簧 k = 200 N/m 上,带有黏性阻尼器 c = 20 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 = 50 N。 求位移最大的时刻 tp。
m = 2 kgk = 200 N/mc = 20 N·s/mF = 50 N
tp = s
7.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹中等
某单位负反馈回路的 L(s) = K/((s + 1)(s + 4)(s + 5)),K > 0。求使闭环稳定的最大增益 Kmax。
L(s) = K/((s + 1)(s + 4)(s + 5))
Kmax =
8.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹困难
已给出 L(s) = K/((s + 4)(s + 6)) 的根轨迹。求分离点 sb 处的增益 K,此时两个闭环极点在实轴上相遇。
L(s) = K/((s + 4)(s + 6))
K =
9.稳态误差与 PID 控制中等
过程 G(s) = 2.5/(5s + 1) 由比例增益 K = 19 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) = 2.5/(5s + 1)K = 19
ess = %
10.稳态误差与 PID 控制困难
比例控制器 K 在单位负反馈回路中控制对象 G(s) = 10/(s(s + 2))。求使闭环阻尼比 ζ = 0.5 的增益 K。
G(s) = 10/(s(s + 2))ζ = 0.5
K =
11.伯德图与裕度中等
求 G(s) = 4/((s + 1)(s + 4)) 在 ω = 15 rad/s 时的精确幅值 |G(jω)|,单位为 dB。
G(s) = 4/((s + 1)(s + 4))ω = 15 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) = 60/(s(s + 4))。 求增益穿越频率 ωc,即 |L(jω)| = 1 处。
L(s) = 60/(s(s + 4))
ωc = rad/s