1.拉普拉斯变换中等
用配方法求 F(s) = (5s + 24)/(s² + 4s + 29) 对应的 f(t),并计算 f(0.1)。
F(s) = (5s + 24)/(s² + 4s + 29)t = 0.1 s
f(0.1) =
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) = 2,y′(0) = −4,并求 y(0.6)。
y″ + 4y′ + 3y = 0y(0) = 2y′(0) = −4t = 0.6 s
y(0.6) =
3.方框图中等
单位负反馈回路的 G(s) = 10(s + 5)/((s + 4)(s + 6))。在参考输入处施加大小为 5 的阶跃。求稳态误差 ess。
G(s) = 10(s + 5)/((s + 4)(s + 6))R = 5
ess =
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) = 7/(s + 9)。在 R = 0 时,大小为 1 的扰动阶跃在被控对象输入处进入。求使稳态输出不超过 0.07778 的最小增益 K。
G(s) = 7/(s + 9)D = 1css ≤ 0.07778
K =
5.阶跃响应中等
某系统的传递函数为 G(s) = 26/(s² + 6s + 26),输入为单位阶跃。 求固有频率 ωn,单位 rad/s。
G(s) = 26/(s² + 6s + 26)
ωn = rad/s
6.阶跃响应困难
质量 m = 8 kg 的物体挂在弹簧 k = 400 N/m 上,带有黏性阻尼器 c = 34 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。 求位移的百分比超调量 %OS。
m = 8 kgk = 400 N/mc = 34 N·s/mF = 5 N
%OS = %
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 + 2)(s + 10))。求使闭环稳定的最大增益 Kmax。
L(s) = K/(s(s + 2)(s + 10))
Kmax =
8.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹困难
对于 L(s) = K/((s + 8)(s² + 6s + 10)),求根轨迹从上半平面复极点出发的出射角 θd,从正实轴量起。
L(s) = K/((s + 8)(s² + 6s + 10))
θd = °
9.稳态误差与 PID 控制中等
某单位负反馈回路的 G(s) = K/((s + 1)(s + 2))。求使阶跃输入的稳态误差为 25 % 的增益 K。
G(s) = K/((s + 1)(s + 2))ess = 25 %
K =
10.稳态误差与 PID 控制困难
比例控制器 K = 20 在单位负反馈回路中控制对象 G(s) = 4/(s(s + 10))。 用 ts ≈ 4/(ζωₙ),求阶跃响应的 2 % 调节时间 ts。
G(s) = 4/(s(s + 10))K = 20
ts = s
11.伯德图与裕度中等
求 G(s) = 304/((s + 2)(s + 8)) 在 ω = 0.5 rad/s 时的精确幅值 |G(jω)|,单位为 dB。
G(s) = 304/((s + 2)(s + 8))ω = 0.5 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) = 50/(s(s + 2)(s + 5))。 求相位穿越频率 ω180,即 ∠L(jω) = −180° 处。
L(s) = 50/(s(s + 2)(s + 5))
ω180 = rad/s