1.阶跃响应中等
某系统的传递函数为 G(s) = 40/(s² + 6s + 40),输入为单位阶跃。 求阻尼比 ζ。
G(s) = 40/(s² + 6s + 40)
ζ =
2.阶跃响应困难
质量 m = 2 kg 的物体挂在弹簧 k = 400 N/m 上,带有黏性阻尼器 c = 17 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 = 2 kgk = 400 N/mc = 17 N·s/mF = 25 N
%OS = %
3.伯德图与裕度中等
图中所示的RC 低通滤波器有R = 10 kΩ, C = 47 nF。输入为1 kHz的正弦信号。 求 vout 相对于 vin 的相移 φ,单位为度。
R = 10 kΩC = 47 nFf = 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) = K/(s(s + 3)(s + 6))。 求给出 12 dB 增益裕度的增益 K。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 6))GM = 12 dB
K =
5.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹中等
图中的回路在 K = 112 下运行,L(s) = K/(s(s + 6)(s + 8))。在闭环变得不稳定之前,增益最多可以提高到原来的多少倍 m?
L(s) = K/(s(s + 6)(s + 8))K = 112
m =
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 + 5)(s + 8)),求使闭环极点位于 s = −1 的增益 K。
L(s) = K/(s(s + 5)(s + 8))s = −1
K =
7.稳态误差与 PID 控制中等
过程 G(s) = 2.5/(0.5s + 1) 由比例增益 K = 1 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) = 2.5/(0.5s + 1)K = 1
ess = %
8.稳态误差与 PID 控制困难
PD 控制器 C(s) = 4 + Kd·s 在单位负反馈回路中控制对象 G(s) = 2/(s(s + 2))。求使闭环阻尼比 ζ = 0.9 的微分增益 Kd。
G(s) = 2/(s(s + 2))Kp = 4ζ = 0.9
Kd = s
9.方框图中等
被控对象 G(s) = 6/(s + 4) 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 = 2 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) = 6/(s + 4)H₁ = 1K = 2
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) = 7/(s + 9)。在 R = 0 时,大小为 5 的扰动阶跃在被控对象输入处进入。求使稳态输出不超过 0.03889 的最小增益 K。
G(s) = 7/(s + 9)D = 5css ≤ 0.03889
K =