1.阶跃响应中等
某系统的传递函数为 G(s) = 144/(s² + 4s + 72),输入为单位阶跃。 求固有频率 ωn,单位 rad/s。
G(s) = 144/(s² + 4s + 72)
ωn = rad/s
2.阶跃响应困难
质量 m = 8 kg 的物体挂在弹簧 k = 500 N/m 上,带有黏性阻尼器 c = 13 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 = 20 N。 求最大位移 xmax,单位 mm。
m = 8 kgk = 500 N/mc = 13 N·s/mF = 20 N
xmax = mm
3.伯德图与裕度中等
图中所示的RL 高通滤波器有R = 10 Ω, L = 1 mH。输入为400 Hz的正弦信号。 求增益 |H| = |vout/vin|,以 dB 表示。
R = 10 ΩL = 1 mHf = 400 Hz
|H| = 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) = 40/(s(s + 10))。 求相位裕度 PM,单位为度。
L(s) = 40/(s(s + 10))
PM = °
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
已给出 L(s) = K/((s + 5)(s + 9)) 的根轨迹。求分离点 sb 处的增益 K,此时两个闭环极点在实轴上相遇。
L(s) = K/((s + 5)(s + 9))
K =
7.稳态误差与 PID 控制中等
输入 r(t) = 2 + 3t(阶跃加斜坡)加到 G(s) = 20(s + 2)/(s(s + 1)(s + 2)) 的单位负反馈回路上。求稳态误差 ess。
G(s) = 20(s + 2)/(s(s + 1)(s + 2))r(t) = 2 + 3t
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) = 10/(s + 2)。闭环必须满足 ωₙ = 3 rad/s 和 ζ = 0.6。求积分增益 Ki。
G(s) = 10/(s + 2)ωₙ = 3 rad/sζ = 0.6
Ki =
9.方框图中等
被控对象 G(s) = 3/(s + 6) 带有一个增益为 H₁ = 4 的内部(次级)负反馈回路。控制器增益 K = 11 和一个外部单位负反馈回路构成闭环系统。 求闭环直流增益 T(0)。
G(s) = 3/(s + 6)H₁ = 4K = 11
T(0) =
10.方框图困难
比例控制器 K 在单位负反馈回路中驱动被控对象 G(s) = 9/(s + 7)。在 R = 0 时,大小为 1 的扰动阶跃在被控对象输入处进入。求使稳态输出不超过 0.06429 的最小增益 K。
G(s) = 9/(s + 7)D = 1css ≤ 0.06429
K =