1.阶跃响应中等
某系统的传递函数为 G(s) = 21/(s² + 7s + 21),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) = 21/(s² + 7s + 21)
ts = s
2.阶跃响应困难
质量 m = 1 kg 的物体挂在弹簧 k = 2000 N/m 上,带有黏性阻尼器 c = 45 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。 求最大位移 xmax,单位 mm。
m = 1 kgk = 2000 N/mc = 45 N·s/mF = 5 N
xmax = mm
3.伯德图与裕度中等
求 G(s) = 5472/((s + 16)(s + 18)) 在 ω = 30 rad/s 时的精确幅值 |G(jω)|,单位为 dB。
G(s) = 5472/((s + 16)(s + 18))ω = 30 rad/s
|G(jω)| = 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) = 164/(s(s + 5)(s + 8))。 求增益裕度 GM,单位为 dB。
L(s) = 164/(s(s + 5)(s + 8))
GM = dB
5.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹中等
图中的回路在 K = 60 下运行,L(s) = K/(s(s + 2)(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 + 2)(s + 10))K = 60
m =
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 + 2)(s + 5)),求使闭环极点位于 s = −1.5 的增益 K。
L(s) = K/(s(s + 2)(s + 5))s = −1.5
K =
7.稳态误差与 PID 控制中等
斜坡 r(t) = 0.5t 加到 G(s) = 10/(s(s + 1)(s + 10)) 的单位负反馈回路上。求稳态误差 ess。
G(s) = 10/(s(s + 1)(s + 10))r(t) = 0.5t
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) = 4/(s + 2)。闭环必须满足 ωₙ = 6 rad/s 和 ζ = 0.5。求积分增益 Ki。
G(s) = 4/(s + 2)ωₙ = 6 rad/sζ = 0.5
Ki =
9.方框图中等
被控对象 G(s) = 10/(s + 5) 带有一个增益为 H₁ = 2 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) = 10/(s + 5)H₁ = 2K = 18
p =
10.方框图困难
被控对象 G(s) = K/((s + 2)(s + 3)(s + 5)) 放在单位负反馈回路中。 用劳斯–赫尔维茨判据求使闭环稳定的最大增益 Kmax。
G(s) = K/((s + 2)(s + 3)(s + 5))单位负反馈
Kmax =