1.拉普拉斯变换中等
用配方法求 F(s) = 24/(s² + 6s + 25) 对应的 f(t),并计算 f(0.1)。
F(s) = 24/(s² + 6s + 25)t = 0.1 s
f(0.1) =
2.拉普拉斯变换困难
某系统满足 y″ + 7y′ + 10y = 20·u(t),y(0) = 3,y′(0) = 0。在 t = 0 时施加阶跃输入 u(t) = 1。用拉普拉斯变换求 y(0.5)。
y″ + 7y′ + 10y = 20·u(t)y(0) = 3y′(0) = 0u(t) = 1t = 0.5 s
y(0.5) =
3.方框图中等
被控对象 G(s) = K/((s + 3)(s + 8)) 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 + 3)(s + 8))单位负反馈
K =
4.方框图困难
比例控制器 K = 18 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)。 令 R = 0,施加大小为 2 的扰动阶跃。求稳态输出 css。
K = 18G(s) = 5/(s + 10)D = 2R = 0
css =
5.阶跃响应中等
某系统的传递函数为 G(s) = 48/(s² + 5s + 96),输入为单位阶跃。 求固有频率 ωn,单位 rad/s。
G(s) = 48/(s² + 5s + 96)
ωn = rad/s
6.阶跃响应困难
质量 m = 10 kg 的物体挂在弹簧 k = 800 N/m 上,带有黏性阻尼器 c = 27 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 = 5 N。 求位移最大的时刻 tp。
m = 10 kgk = 800 N/mc = 27 N·s/mF = 5 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 + 2)(s + 4)(s + 5)),K > 0。求使闭环稳定的最大增益 Kmax。
L(s) = K/((s + 2)(s + 4)(s + 5))
Kmax =
8.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹困难
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 6)) 的根轨迹在 s = 0 与 s = −4 之间离开实轴。求分离点 sb。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 6))
sb =
9.稳态误差与 PID 控制中等
过程 G(s) = 1/(1s + 1) 由比例增益 K = 9 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) = 1/(1s + 1)K = 9
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) = 4/(s + 2)。闭环必须满足 ωₙ = 6 rad/s 和 ζ = 1。求积分增益 Ki。
G(s) = 4/(s + 2)ωₙ = 6 rad/sζ = 1
Ki =
11.伯德图与裕度中等
在图中所示的串联 RLC 带通滤波器中,输出取自 R = 10 Ω 两端,其中 L = 50 mH,C = 2.2 µF。 求 −3 dB 带宽 BW,单位为 Hz。
R = 10 ΩL = 50 mHC = 2.2 µF
BW = Hz
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) = 178/(s(s + 4)(s + 10))。 求相位穿越频率 ω180,即 ∠L(jω) = −180° 处。
L(s) = 178/(s(s + 4)(s + 10))
ω180 = rad/s