1.拉普拉斯变换中等
用配方法求 F(s) = (s + 12)/(s² + 2s + 37) 对应的 f(t),并计算 f(0.4)。
F(s) = (s + 12)/(s² + 2s + 37)t = 0.4 s
f(0.4) =
2.拉普拉斯变换困难
某系统由微分方程 y″ + 8y′ + 12y = 3u′ + 17u 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 = 0.1 s 时计算冲激响应 g(t)。求 g(0.1)。
y″ + 8y′ + 12y = 3u′ + 17ut = 0.1 s
g(0.1) =
3.方框图中等
被控对象 G(s) = K/(s(s + 19)) 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 + 19))单位负反馈
K =
4.方框图困难
比例控制器 K = 26 在单位负反馈回路中驱动被控对象 G(s) = 8/(s + 3)。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 0.5 的扰动阶跃。求稳态输出 css。
K = 26G(s) = 8/(s + 3)D = 0.5R = 0
css =
5.阶跃响应中等
某系统的传递函数为 G(s) = 5.5/(s² + s + 11),输入为单位阶跃。 求阶跃响应的百分比超调量 %OS。
G(s) = 5.5/(s² + s + 11)
%OS = %
6.阶跃响应困难
一个串联 RLC 电路,R = 60 Ω,L = 20 mH,C = 2 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。 求无阻尼固有频率 ωn,单位 rad/s。
R = 60 ΩL = 20 mHC = 2 µFV = 12 V
ωn = rad/s
7.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹中等
图中的回路在 K = 97.5 下运行,L(s) = K/(s(s + 3)(s + 10))。在闭环变得不稳定之前,增益最多可以提高到原来的多少倍 m?
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 10))K = 97.5
m =
8.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹困难
对于回路 L(s) = K/(s(s + 2)(s + 10)),求使闭环极点位于 s = −1.5 的增益 K。
L(s) = K/(s(s + 2)(s + 10))s = −1.5
K =
9.稳态误差与 PID 控制中等
输入 r(t) = 10 + 2t(阶跃加斜坡)加到 G(s) = 20/(s(s + 2)(s + 4)) 的单位负反馈回路上。求稳态误差 ess。
G(s) = 20/(s(s + 2)(s + 4))r(t) = 10 + 2t
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) = 10/(s + 1)。闭环必须满足 ωₙ = 5 rad/s 和 ζ = 0.8。求积分增益 Ki。
G(s) = 10/(s + 1)ωₙ = 5 rad/sζ = 0.8
Ki =
11.伯德图与裕度中等
求 G(s) = 45(s + 18)/(s(s + 4)) 在 ω = 8 rad/s 时的相位 ∠G(jω),单位为度。
G(s) = 45(s + 18)/(s(s + 4))ω = 8 rad/s
∠G(jω) = °
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) = 186/(s(s + 3)(s + 8))。 求增益裕度 GM,单位为 dB。
L(s) = 186/(s(s + 3)(s + 8))
GM = dB