1.阶跃响应中等
某系统的传递函数为 G(s) = 130/(s² + 5s + 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) = 130/(s² + 5s + 65)
ts = s
2.阶跃响应困难
质量 m = 5 kg 的物体挂在弹簧 k = 2000 N/m 上,带有黏性阻尼器 c = 60 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。 求最大位移 xmax,单位 mm。
m = 5 kgk = 2000 N/mc = 60 N·s/mF = 50 N
xmax = mm
3.伯德图与裕度中等
在图中所示的串联 RLC 带通滤波器中,输出取自 R = 1 Ω 两端,其中 L = 1 mH,C = 4.7 µF。 求 −3 dB 带宽 BW,单位为 Hz。
R = 1 ΩL = 1 mHC = 4.7 µF
BW = Hz
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) = 386/(s(s + 6)(s + 7))。 求相位穿越频率 ω180,即 ∠L(jω) = −180° 处。
L(s) = 386/(s(s + 6)(s + 7))
ω180 = rad/s
5.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹中等
图中的回路采用正反馈,L(s) = 5/(s(s + 4)(s + 5))。有多少个闭环极点 N 位于右半平面?
L(s) = 5/(s(s + 4)(s + 5))
N =
6.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹困难
已给出 L(s) = K/(s(s + 10)) 的根轨迹。求使闭环极点的阻尼比为 ζ = 0.8 的增益 K。
L(s) = K/(s(s + 10))ζ = 0.8
K =
7.稳态误差与 PID 控制中等
抛物线输入 r(t) = 4·t²/2 加到 G(s) = 4(s + 3)/(s²(s + 10)) 的单位负反馈回路上。求稳态误差 ess。
G(s) = 4(s + 3)/(s²(s + 10))r(t) = 4·t²/2
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 + 1)。闭环必须满足 ωₙ = 8 rad/s 和 ζ = 0.6。求比例增益 Kp。
G(s) = 1/(s + 1)ωₙ = 8 rad/sζ = 0.6
Kp =
9.方框图中等
被控对象 G(s) = 9/(s + 5) 带有一个增益为 H₁ = 1 的内部(次级)负反馈回路。控制器增益 K = 9 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) = 9/(s + 5)H₁ = 1K = 9
p =
10.方框图困难
被控对象 G(s) = 78/(s(s + 11)) 放在传感器增益为 H = 2 的负反馈回路中。闭环极点是复数。 求它们的虚部 ωd(取正值),单位 rad/s。
G(s) = 78/(s(s + 11))H = 2
ωd = rad/s