1.阶跃响应中等
某系统的传递函数为 G(s) = 24.5/(s² + 8s + 49),输入为单位阶跃。 求固有频率 ωn,单位 rad/s。
G(s) = 24.5/(s² + 8s + 49)
ωn = rad/s
2.阶跃响应困难
质量 m = 5 kg 的物体挂在弹簧 k = 1000 N/m 上,带有黏性阻尼器 c = 57 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。 求位移的百分比超调量 %OS。
m = 5 kgk = 1000 N/mc = 57 N·s/mF = 10 N
%OS = %
3.伯德图与裕度中等
图中所示的RC 低通滤波器有R = 2.2 kΩ, C = 10 nF。输入为1.8 kHz的正弦信号。 求 vout 相对于 vin 的相移 φ,单位为度。
R = 2.2 kΩC = 10 nFf = 1.8 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) = 25/(s(s + 5))。 求相位裕度 PM,单位为度。
L(s) = 25/(s(s + 5))
PM = °
5.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹中等
图中的回路在 K = 10.5 下运行,L(s) = K/(s(s + 1)(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 + 1)(s + 6))K = 10.5
m =
6.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹困难
已画出 L(s) = K/((s + 1)(s + 2)(s + 4)) 的根轨迹。求轨迹与虚轴相交处的频率 ω。
L(s) = K/((s + 1)(s + 2)(s + 4))
ω = rad/s
7.稳态误差与 PID 控制中等
输入 r(t) = 10 + 2t(阶跃加斜坡)加到 G(s) = 10/(s(s + 2)(s + 10)) 的单位负反馈回路上。求稳态误差 ess。
G(s) = 10/(s(s + 2)(s + 10))r(t) = 10 + 2t
ess =
8.稳态误差与 PID 控制困难
PI 控制器 C(s) = 5 + 1/s 在单位负反馈回路中控制对象 G(s) = 20/((s + 1)(s + 5))。求斜坡输入 r(t) = 1t 的稳态误差 ess。
C(s) = 5 + 1/sG(s) = 20/((s + 1)(s + 5))r(t) = 1t
ess =
9.方框图中等
被控对象 G(s) = 1/(s + 5) 带有一个增益为 H₁ = 5 的内部(次级)负反馈回路。控制器增益 K = 17 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 + 5)H₁ = 5K = 17
T(0) =
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) = 3/(s + 5)。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 0.06 的最小增益 K。
G(s) = 3/(s + 5)D = 2css ≤ 0.06
K =