1.阶跃响应中等
某系统的传递函数为 G(s) = 28/(s² + s + 14),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) = 28/(s² + s + 14)
ts = s
2.阶跃响应困难
质量 m = 2 kg 的物体挂在弹簧 k = 2000 N/m 上,带有黏性阻尼器 c = 76 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。 求阻尼比 ζ。
m = 2 kgk = 2000 N/mc = 76 N·s/mF = 5 N
ζ =
3.伯德图与裕度中等
图中所示的RC 高通滤波器有R = 10 kΩ, C = 2.2 nF。输入为14 kHz的正弦信号。 求 vout 相对于 vin 的相移 φ,单位为度。
R = 10 kΩC = 2.2 nFf = 14 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) = 10/(s(s + 1)(s + 5))。 求增益裕度 GM,单位为 dB。
L(s) = 10/(s(s + 1)(s + 5))
GM = dB
5.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹中等
某单位负反馈回路的 L(s) = K/((s + 2)(s + 3)(s + 5)),K > 0。求使闭环稳定的最大增益 Kmax。
L(s) = K/((s + 2)(s + 3)(s + 5))
Kmax =
6.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹困难
已画出 L(s) = K/((s + 2)(s + 3)(s + 5)) 的根轨迹。求轨迹与虚轴相交处的频率 ω。
L(s) = K/((s + 2)(s + 3)(s + 5))
ω = rad/s
7.稳态误差与 PID 控制中等
输入 r(t) = 2 + 0.5t(阶跃加斜坡)加到 G(s) = 10/(s(s + 1)(s + 4)) 的单位负反馈回路上。求稳态误差 ess。
G(s) = 10/(s(s + 1)(s + 4))r(t) = 2 + 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) = 1/(s + 4)。闭环必须满足 ωₙ = 6 rad/s 和 ζ = 0.8。求积分增益 Ki。
G(s) = 1/(s + 4)ωₙ = 6 rad/sζ = 0.8
Ki =
9.方框图中等
被控对象 G(s) = 34/(s + 1) 由一个负反馈回路控制,该回路的传感器增益为 H = 0.1。 求闭环的时间常数 τ。
G(s) = 34/(s + 1)H = 0.1
τ = s
10.方框图困难
化简方框图,其中 G₁ = 2/(s + 1),G₂ = 5/(s + 2),G₂ 周围有内部负反馈 H₁ = 2,外部有负反馈 H₂ = 0.5。求 C(s)/R(s) 的直流增益 T(0)。
G₁ = 2/(s + 1)G₂ = 5/(s + 2)H₁ = 2H₂ = 0.5
T(0) =