1.阶跃响应中等
某系统的传递函数为 G(s) = 110/(s² + 11s + 55),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) = 110/(s² + 11s + 55)
ts = s
2.阶跃响应困难
质量 m = 8 kg 的物体挂在弹簧 k = 5000 N/m 上,带有黏性阻尼器 c = 160 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。 求阻尼比 ζ。
m = 8 kgk = 5000 N/mc = 160 N·s/mF = 5 N
ζ =
3.伯德图与裕度中等
图中所示的RC 低通滤波器有R = 1 kΩ, C = 10 nF。输入为48 kHz的正弦信号。 求增益 |H| = |vout/vin|,以 dB 表示。
R = 1 kΩC = 10 nFf = 48 kHz
|H| = dB
4.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) = 624/(s(s + 8))。 求增益穿越频率 ωc,即 |L(jω)| = 1 处。
L(s) = 624/(s(s + 8))
ωc = rad/s
5.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹中等
对象 G(s) = (s + 5)/((s − 4)(s + 5)) 在 s = 4 处有一个不稳定极点。用比例增益 K 围绕它构成单位负反馈回路。求使闭环稳定的最小增益 Kmin。
G(s) = (s + 5)/((s − 4)(s + 5))
Kmin =
6.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹困难
L(s) = K/(s(s + 1)(s + 2)) 的根轨迹在 s = 0 与 s = −1 之间离开实轴。求分离点 sb。
L(s) = K/(s(s + 1)(s + 2))
sb =
7.稳态误差与 PID 控制中等
输入 r(t) = 2 + 1t(阶跃加斜坡)加到 G(s) = 5(s + 4)/(s(s + 2)) 的单位负反馈回路上。求稳态误差 ess。
G(s) = 5(s + 4)/(s(s + 2))r(t) = 2 + 1t
ess =
8.稳态误差与 PID 控制困难
比例控制器 K = 5 在单位负反馈回路中控制对象 G(s) = 2/(s(s + 2))。 用 ts ≈ 4/(ζωₙ),求阶跃响应的 2 % 调节时间 ts。
G(s) = 2/(s(s + 2))K = 5
ts = s
9.方框图中等
被控对象 G(s) = 1/(s + 2) 带有一个增益为 H₁ = 4 的内部(次级)负反馈回路。控制器增益 K = 10 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) = 1/(s + 2)H₁ = 4K = 10
T(0) =
10.方框图困难
被控对象 G(s) = 50/(s(s + 5)) 放在传感器增益为 H = 1 的负反馈回路中。闭环极点是复数。 求它们的虚部 ωd(取正值),单位 rad/s。
G(s) = 50/(s(s + 5))H = 1
ωd = rad/s