1.拉普拉斯变换中等
求 F(s) = (5s + 15)/(s² + 10s + 25) 对应的 f(t),并计算 f(0.25)。
F(s) = (5s + 15)/(s² + 10s + 25)t = 0.25 s
f(0.25) =
2.拉普拉斯变换困难
某系统由微分方程 y″ + 3y′ + 2y = u′ + 19u 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 = 0.75 s 时计算冲激响应 g(t)。求 g(0.75)。
y″ + 3y′ + 2y = u′ + 19ut = 0.75 s
g(0.75) =
3.方框图中等
被控对象 G(s) = 9/(s + 8) 带有一个增益为 H₁ = 3 的内部(次级)负反馈回路。控制器增益 K = 12 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) = 9/(s + 8)H₁ = 3K = 12
p =
4.方框图困难
比例控制器 K 在单位负反馈回路中驱动被控对象 G(s) = 2/(s + 1)。在 R = 0 时,大小为 5 的扰动阶跃在被控对象输入处进入。求使稳态输出不超过 0.1 的最小增益 K。
G(s) = 2/(s + 1)D = 5css ≤ 0.1
K =
5.阶跃响应中等
某系统的传递函数为 G(s) = 270/(s² + 9s + 90),输入为单位阶跃。 求阶跃响应的百分比超调量 %OS。
G(s) = 270/(s² + 9s + 90)
%OS = %
6.阶跃响应困难
一个串联 RLC 电路,R = 170 Ω,L = 200 mH,C = 10 µF,在 t = 0 时接到 12 V 的阶跃上。电容未充电,阶跃之前没有电流。 求电压第一个峰值出现的时间 tp,单位 ms。
R = 170 ΩL = 200 mHC = 10 µFV = 12 V
tp = ms
7.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹中等
图中的回路的开环传递函数为 L(s) = K/(s(s + 3)(s + 4))。把增益提高到闭环处于稳定边缘。求持续振荡的频率 ω。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 4))
ω = rad/s
8.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹困难
L(s) = K(s + 12)/(s(s + 8)) 的根轨迹在 s = 0 与 s = −8 之间离开实轴,绕一圈后在零点左侧再次汇入实轴。求汇合点 si。
L(s) = K(s + 12)/(s(s + 8))
si =
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 0.05 的稳态误差跟踪斜坡 r(t) = 10t。求增益 K。
G(s) = K/(s(s + 4))r(t) = 10tess = 0.05
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 + 2)。闭环必须满足 ωₙ = 8 rad/s 和 ζ = 0.6。求比例增益 Kp。
G(s) = 5/(s + 2)ωₙ = 8 rad/sζ = 0.6
Kp =
11.伯德图与裕度中等
求 G(s) = 3952/((s + 16)(s + 19)) 在 ω = 10 rad/s 时的精确幅值 |G(jω)|,单位为 dB。
G(s) = 3952/((s + 16)(s + 19))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) = 115/(s(s + 5))。 求相位裕度 PM,单位为度。
L(s) = 115/(s(s + 5))
PM = °