1.拉普拉斯变换中等
用部分分式法求 F(s) = 45/(s(s + 1)(s + 2)) 对应的 f(t),并计算 f(1.2)。
F(s) = 45/(s(s + 1)(s + 2))t = 1.2 s
f(1.2) =
2.拉普拉斯变换困难
某系统由微分方程 y″ + 5y′ + 4y = 2u′ + 14u 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 = 0.3 s 时计算冲激响应 g(t)。求 g(0.3)。
y″ + 5y′ + 4y = 2u′ + 14ut = 0.3 s
g(0.3) =
3.方框图中等
被控对象 G(s) = K/(s(s + 3)) 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(s + 3))单位负反馈
K =
4.方框图困难
被控对象 G(s) = 66/(s(s + 7)) 放在传感器增益为 H = 0.5 的负反馈回路中。闭环极点是复数。 求它们的实部 σ。
G(s) = 66/(s(s + 7))H = 0.5
σ =
5.阶跃响应中等
某系统的传递函数为 G(s) = 180/(s² + 9s + 60),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) = 180/(s² + 9s + 60)
ts = s
6.阶跃响应困难
质量 m = 5 kg 的物体挂在弹簧 k = 2000 N/m 上,带有黏性阻尼器 c = 30 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 = 25 N。 求最大位移 xmax,单位 mm。
m = 5 kgk = 2000 N/mc = 30 N·s/mF = 25 N
xmax = mm
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 + 3)(s + 5)),K > 0。求使闭环稳定的最大增益 Kmax。
L(s) = K/((s + 2)(s + 3)(s + 5))
Kmax =
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 + 10)/(s(s + 2)(s + 4))。求根轨迹渐近线与实轴的交点 σa。
L(s) = K(s + 10)/(s(s + 2)(s + 4))
σa =
9.稳态误差与 PID 控制中等
抛物线输入 r(t) = 5·t²/2 加到 G(s) = 20(s + 1)/(s²(s + 1)) 的单位负反馈回路上。求稳态误差 ess。
G(s) = 20(s + 1)/(s²(s + 1))r(t) = 5·t²/2
ess =
10.稳态误差与 PID 控制困难
比例控制器 K = 40 在单位负反馈回路中控制对象 G(s) = 2/(s(s + 10))。 用 ts ≈ 4/(ζωₙ),求阶跃响应的 2 % 调节时间 ts。
G(s) = 2/(s(s + 10))K = 40
ts = s
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 = 10 mH,C = 4.7 µF。 求中心(谐振)频率 f0,单位为 Hz。
R = 10 ΩL = 10 mHC = 4.7 µF
f0 = 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) = 1100/(s(s + 10))。 求增益穿越频率 ωc,即 |L(jω)| = 1 处。
L(s) = 1100/(s(s + 10))
ωc = rad/s