1.阶跃响应中等
某系统的传递函数为 G(s) = 55/(s² + 9s + 55),输入为单位阶跃。 求阶跃响应的峰值时间 tp。
G(s) = 55/(s² + 9s + 55)
tp = s
2.阶跃响应困难
质量 m = 0.5 kg 的物体挂在弹簧 k = 100 N/m 上,带有黏性阻尼器 c = 8 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 = 10 N。 求最大位移 xmax,单位 mm。
m = 0.5 kgk = 100 N/mc = 8 N·s/mF = 10 N
xmax = mm
3.伯德图与裕度中等
图中所示的RC 低通滤波器有R = 22 kΩ, C = 22 nF。输入为160 Hz的正弦信号。 求 vout 相对于 vin 的相移 φ,单位为度。
R = 22 kΩC = 22 nFf = 160 Hz
φ = °
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) = 240/(s(s + 8))。 求增益穿越频率 ωc,即 |L(jω)| = 1 处。
L(s) = 240/(s(s + 8))
ωc = rad/s
5.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹中等
图中的回路采用负反馈,L(s) = 288/(s(s + 2)(s + 6))。有多少个闭环极点 N 位于右半平面?
L(s) = 288/(s(s + 2)(s + 6))
N =
6.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹困难
对于回路 L(s) = K/(s(s + 8)(s + 10)),求使闭环极点位于 s = −1.5 的增益 K。
L(s) = K/(s(s + 8)(s + 10))s = −1.5
K =
7.稳态误差与 PID 控制中等
斜坡 r(t) = 5t 加到 G(s) = 10/(s(s + 5)) 的单位负反馈回路上。求稳态误差 ess。
G(s) = 10/(s(s + 5))r(t) = 5t
ess =
8.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 = 3 rad/s 和 ζ = 0.7。求积分增益 Ki。
G(s) = 10/(s + 1)ωₙ = 3 rad/sζ = 0.7
Ki =
9.方框图中等
被控对象 G(s) = 21/(s + 8) 由一个负反馈回路控制,该回路的传感器增益为 H = 0.5。 求闭环的时间常数 τ。
G(s) = 21/(s + 8)H = 0.5
τ = s
10.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) = 4/(s + 10)。在 R = 0 时,大小为 2 的扰动阶跃在被控对象输入处进入。求使稳态输出不超过 0.008 的最小增益 K。
G(s) = 4/(s + 10)D = 2css ≤ 0.008
K =