1.阶跃响应中等
某系统的传递函数为 G(s) = 84/(s² + 12s + 84),输入为单位阶跃。 极点为 s = σ ± jωd。求实部 σ。
G(s) = 84/(s² + 12s + 84)
σ =
2.阶跃响应困难
质量 m = 1 kg 的物体挂在弹簧 k = 2000 N/m 上,带有黏性阻尼器 c = 18 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 = 100 N。 求最大位移 xmax,单位 mm。
m = 1 kgk = 2000 N/mc = 18 N·s/mF = 100 N
xmax = mm
3.伯德图与裕度中等
求 G(s) = 2736/((s + 12)(s + 19)) 在 ω = 1 rad/s 时的精确幅值 |G(jω)|,单位为 dB。
G(s) = 2736/((s + 12)(s + 19))ω = 1 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) = 310/(s(s + 3)(s + 10))。 求增益裕度 GM,单位为 dB。
L(s) = 310/(s(s + 3)(s + 10))
GM = dB
5.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹中等
对象 G(s) = (s + 1)/((s − 2)(s + 5)) 在 s = 2 处有一个不稳定极点。用比例增益 K 围绕它构成单位负反馈回路。求使闭环稳定的最小增益 Kmin。
G(s) = (s + 1)/((s − 2)(s + 5))
Kmin =
6.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹困难
对于回路 L(s) = K/(s(s + 3)(s + 6)),求使闭环极点位于 s = −1 的增益 K。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 6))s = −1
K =
7.稳态误差与 PID 控制中等
输入 r(t) = 10 + 4t(阶跃加斜坡)加到 G(s) = 50/(s(s + 10)) 的单位负反馈回路上。求稳态误差 ess。
G(s) = 50/(s(s + 10))r(t) = 10 + 4t
ess =
8.稳态误差与 PID 控制困难
比例控制器 K = 25 在单位负反馈回路中控制对象 G(s) = 1/(s(s + 8))。 用 ts ≈ 4/(ζωₙ),求阶跃响应的 2 % 调节时间 ts。
G(s) = 1/(s(s + 8))K = 25
ts = s
9.方框图中等
被控对象 G(s) = 9/(s + 2) 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 = 19 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 + 2)H₁ = 1K = 19
p =
10.方框图困难
比例控制器 K = 8 在单位负反馈回路中驱动被控对象 G(s) = 9/(s + 7)。扰动 D 在被控对象输入处进入(加到控制器输出上)。 令 R = 0,施加大小为 10 的扰动阶跃。求稳态输出 css。
K = 8G(s) = 9/(s + 7)D = 10R = 0
css =