1.阶跃响应中等
某系统的传递函数为 G(s) = 97/(s² + 16s + 97),输入为单位阶跃。 极点为 s = σ ± jωd。求实部 σ。
G(s) = 97/(s² + 16s + 97)
σ =
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 = 42 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 = 42 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 = 22 kΩ, C = 1 nF。输入为3.6 kHz的正弦信号。 求 vout 相对于 vin 的相移 φ,单位为度。
R = 22 kΩC = 1 nFf = 3.6 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 + 8)(s + 9))。 求给出 5 dB 增益裕度的增益 K。
L(s) = K/(s(s + 8)(s + 9))GM = 5 dB
K =
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 + 3))。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 + 3))
ω = rad/s
6.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹困难
对于 L(s) = K/((s + 4)(s² + 6s + 10)),求根轨迹从上半平面复极点出发的出射角 θd,从正实轴量起。
L(s) = K/((s + 4)(s² + 6s + 10))
θd = °
7.稳态误差与 PID 控制中等
抛物线输入 r(t) = 10·t²/2 加到 G(s) = 5(s + 1)/(s²(s + 4)) 的单位负反馈回路上。求稳态误差 ess。
G(s) = 5(s + 1)/(s²(s + 4))r(t) = 10·t²/2
ess =
8.稳态误差与 PID 控制困难
比例控制器 K = 5 在单位负反馈回路中控制对象 G(s) = 2/(s(s + 2))。 用 ts ≈ 4/(ζωₙ),求阶跃响应的 2 % 调节时间 ts。
G(s) = 2/(s(s + 2))K = 5
ts = s
9.方框图中等
被控对象 G(s) = 5/(s + 7) 由一个负反馈回路控制,该回路的传感器增益为 H = 0.25。 在 R 处施加大小为 10 的阶跃。求稳态输出 css。
G(s) = 5/(s + 7)H = 0.25R = 10
css =
10.方框图困难
被控对象 G(s) = K/(s(s + 1)(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(s + 1)(s + 5))单位负反馈
Kmax =