1.阶跃响应中等
某系统的传递函数为 G(s) = 65/(s² + 13s + 65),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) = 65/(s² + 13s + 65)
ts = s
2.阶跃响应困难
质量 m = 4 kg 的物体挂在弹簧 k = 400 N/m 上,带有黏性阻尼器 c = 40 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 = 50 N。 求位移的百分比超调量 %OS。
m = 4 kgk = 400 N/mc = 40 N·s/mF = 50 N
%OS = %
3.伯德图与裕度中等
求 G(s) = 924/((s + 11)(s + 14)) 在 ω = 15 rad/s 时的精确幅值 |G(jω)|,单位为 dB。
G(s) = 924/((s + 11)(s + 14))ω = 15 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) = 8/(s(s + 1)(s + 4))。 求相位穿越频率 ω180,即 ∠L(jω) = −180° 处。
L(s) = 8/(s(s + 1)(s + 4))
ω180 = rad/s
5.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹中等
图中的回路的开环传递函数为 L(s) = K/(s(s + 1)(s + 6))。把增益提高到闭环处于稳定边缘。求持续振荡的频率 ω。
L(s) = K/(s(s + 1)(s + 6))
ω = rad/s
6.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹困难
某单位负反馈回路的 L(s) = K(s + 6)/(s(s + 1)(s + 8)(s + 5))。求根轨迹渐近线与实轴的交点 σa。
L(s) = K(s + 6)/(s(s + 1)(s + 8)(s + 5))
σa =
7.稳态误差与 PID 控制中等
过程 G(s) = 4/(1s + 1) 由比例增益 K = 4 在单位负反馈回路中控制。求阶跃输入的稳态误差 ess,以阶跃大小的百分数表示。
G(s) = 4/(1s + 1)K = 4
ess = %
8.稳态误差与 PID 控制困难
PI 控制器 C(s) = 1 + 5/s 在单位负反馈回路中控制对象 G(s) = 20/((s + 5)(s + 10))。求斜坡输入 r(t) = 1t 的稳态误差 ess。
C(s) = 1 + 5/sG(s) = 20/((s + 5)(s + 10))r(t) = 1t
ess =
9.方框图中等
单位负反馈回路的 G(s) = 46/(s(s + 8))。参考输入是斜坡 r(t) = 10·t。求稳态误差 ess。
G(s) = 46/(s(s + 8))r(t) = 10·t
ess =
10.方框图困难
比例控制器 K = 17 在单位负反馈回路中驱动被控对象 G(s) = 10/(s + 4)。扰动 D 在被控对象输入处进入(加到控制器输出上)。 同时施加大小为 2 的参考阶跃和大小为 10 的扰动阶跃。求稳态输出 css。
K = 17G(s) = 10/(s + 4)D = 10R = 2
css =