1.阶跃响应中等
某系统的传递函数为 G(s) = 13/(s² + 5s + 13),输入为单位阶跃。 求固有频率 ωn,单位 rad/s。
G(s) = 13/(s² + 5s + 13)
ωn = rad/s
2.阶跃响应困难
质量 m = 5 kg 的物体挂在弹簧 k = 500 N/m 上,带有黏性阻尼器 c = 20 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 = 25 N。 求位移的百分比超调量 %OS。
m = 5 kgk = 500 N/mc = 20 N·s/mF = 25 N
%OS = %
3.伯德图与裕度中等
图中所示的RC 高通滤波器有R = 3.3 kΩ, C = 47 nF。输入为3.1 kHz的正弦信号。 求 vout 相对于 vin 的相移 φ,单位为度。
R = 3.3 kΩC = 47 nFf = 3.1 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) = 304/(s(s + 6)(s + 10))。 求增益裕度 GM,单位为 dB。
L(s) = 304/(s(s + 6)(s + 10))
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 + 1)(s + 2)(s + 6)),K > 0。求使闭环稳定的最大增益 Kmax。
L(s) = K/((s + 1)(s + 2)(s + 6))
Kmax =
6.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹困难
L(s) = K(s + 14)/(s(s + 8)) 的根轨迹在 s = 0 与 s = −8 之间离开实轴,绕一圈后在零点左侧再次汇入实轴。求汇合点 si。
L(s) = K(s + 14)/(s(s + 8))
si =
7.稳态误差与 PID 控制中等
过程 G(s) = 1/(0.5s + 1) 由比例增益 K = 5 在单位负反馈回路中控制。求阶跃输入的稳态误差 ess,以阶跃大小的百分数表示。
G(s) = 1/(0.5s + 1)K = 5
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) = 4/(s + 1)。闭环必须满足 ωₙ = 4 rad/s 和 ζ = 0.8。求比例增益 Kp。
G(s) = 4/(s + 1)ωₙ = 4 rad/sζ = 0.8
Kp =
9.方框图中等
被控对象 G(s) = 6/(s + 5) 带有一个增益为 H₁ = 2 的内部(次级)负反馈回路。控制器增益 K = 15 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) = 6/(s + 5)H₁ = 2K = 15
p =
10.方框图困难
化简方框图,其中 G₁ = 18/(s + 5),G₂ = 9/(s + 3),G₂ 周围有内部负反馈 H₁ = 0.5,外部有负反馈 H₂ = 0.1。求 C(s)/R(s) 的直流增益 T(0)。
G₁ = 18/(s + 5)G₂ = 9/(s + 3)H₁ = 0.5H₂ = 0.1
T(0) =