1.阶跃响应中等
某系统的传递函数为 G(s) = 174/(s² + 9s + 87),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) = 174/(s² + 9s + 87)
ts = s
2.阶跃响应困难
质量 m = 5 kg 的物体挂在弹簧 k = 800 N/m 上,带有黏性阻尼器 c = 51 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 = 100 N。 求最大位移 xmax,单位 mm。
m = 5 kgk = 800 N/mc = 51 N·s/mF = 100 N
xmax = mm
3.伯德图与裕度中等
图中所示的RL 低通滤波器有R = 10 Ω, L = 4.7 mH。输入为1 kHz的正弦信号。 求 vout 相对于 vin 的相移 φ,单位为度。
R = 10 ΩL = 4.7 mHf = 1 kHz
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) = K/(s(s + 2)(s + 8))。 求给出 10 dB 增益裕度的增益 K。
L(s) = K/(s(s + 2)(s + 8))GM = 10 dB
K =
5.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹中等
图中的回路在 K = 82.5 下运行,L(s) = K/(s(s + 5)(s + 6))。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 + 5)(s + 6))K = 82.5
m =
6.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹困难
已给出 L(s) = K/((s + 3)(s + 11)) 的根轨迹。求分离点 sb 处的增益 K,此时两个闭环极点在实轴上相遇。
L(s) = K/((s + 3)(s + 11))
K =
7.稳态误差与 PID 控制中等
抛物线输入 r(t) = 2·t²/2 加到 G(s) = 5(s + 4)/(s²(s + 1)) 的单位负反馈回路上。求稳态误差 ess。
G(s) = 5(s + 4)/(s²(s + 1))r(t) = 2·t²/2
ess =
8.稳态误差与 PID 控制困难
比例控制器 K = 16 在单位负反馈回路中控制对象 G(s) = 4/(s(s + 4))。 求阶跃响应的百分比超调量 %OS。
G(s) = 4/(s(s + 4))K = 16
%OS = %
9.方框图中等
被控对象 G(s) = 7/(s + 4) 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 = 18 和一个外部单位负反馈回路构成闭环系统。 求闭环极点 p。
G(s) = 7/(s + 4)H₁ = 4K = 18
p =
10.方框图困难
化简方框图,其中 G₁ = 6/(s + 3),G₂ = 1/(s + 1),G₂ 周围有内部负反馈 H₁ = 2,外部有负反馈 H₂ = 0.2。求 C(s)/R(s) 的直流增益 T(0)。
G₁ = 6/(s + 3)G₂ = 1/(s + 1)H₁ = 2H₂ = 0.2
T(0) =