1.拉普拉斯变换中等
求 F(s) = (6s + 36)/(s² + 6s + 9) 对应的 f(t),并计算 f(0.4)。
F(s) = (6s + 36)/(s² + 6s + 9)t = 0.4 s
f(0.4) =
2.拉普拉斯变换困难
某系统满足 y″ + 7y′ + 12y = 36·u(t),y(0) = 6,y′(0) = 0。在 t = 0 时施加阶跃输入 u(t) = 4。用拉普拉斯变换求 y(0.3)。
y″ + 7y′ + 12y = 36·u(t)y(0) = 6y′(0) = 0u(t) = 4t = 0.3 s
y(0.3) =
3.方框图中等
被控对象 G(s) = 8/(s + 6) 带有一个增益为 H₁ = 5 的内部(次级)负反馈回路。控制器增益 K = 16 和一个外部单位负反馈回路构成闭环系统。 求闭环直流增益 T(0)。
G(s) = 8/(s + 6)H₁ = 5K = 16
T(0) =
4.方框图困难
化简方框图,其中 G₁ = 15/(s + 3),G₂ = 4/(s + 1),G₂ 周围有内部负反馈 H₁ = 2,外部有负反馈 H₂ = 0.5。求 C(s)/R(s) 的直流增益 T(0)。
G₁ = 15/(s + 3)G₂ = 4/(s + 1)H₁ = 2H₂ = 0.5
T(0) =
5.阶跃响应中等
某系统的传递函数为 G(s) = 7/(s² + 3s + 7),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) = 7/(s² + 3s + 7)
ts = s
6.阶跃响应困难
质量 m = 1 kg 的物体挂在弹簧 k = 1000 N/m 上,带有黏性阻尼器 c = 9 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。 求最大位移 xmax,单位 mm。
m = 1 kgk = 1000 N/mc = 9 N·s/mF = 100 N
xmax = mm
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 + 1)(s + 4))。求使闭环稳定的最大增益 Kmax。
L(s) = K/(s(s + 1)(s + 4))
Kmax =
8.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹困难
已画出 L(s) = K/((s + 2)(s + 3)(s + 5)) 的根轨迹。求轨迹与虚轴相交处的频率 ω。
L(s) = K/((s + 2)(s + 3)(s + 5))
ω = rad/s
9.稳态误差与 PID 控制中等
过程 G(s) = 5/(10s + 1) 由比例增益 K = 5 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) = 5/(10s + 1)K = 5
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) = 5/(s + 4)。闭环必须满足 ωₙ = 10 rad/s 和 ζ = 0.7。求积分增益 Ki。
G(s) = 5/(s + 4)ωₙ = 10 rad/sζ = 0.7
Ki =
11.伯德图与裕度中等
图中所示的RC 低通滤波器有R = 1 kΩ, C = 22 nF。输入为29 kHz的正弦信号。 求增益 |H| = |vout/vin|,以 dB 表示。
R = 1 kΩC = 22 nFf = 29 kHz
|H| = 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) = 36/(s(s + 1)(s + 9))。 求相位穿越频率 ω180,即 ∠L(jω) = −180° 处。
L(s) = 36/(s(s + 1)(s + 9))
ω180 = rad/s