1.阶跃响应中等
某系统的传递函数为 G(s) = 58/(s² + 2s + 29),输入为单位阶跃。 极点为 s = σ ± jωd。求实部 σ。
G(s) = 58/(s² + 2s + 29)
σ =
2.阶跃响应困难
质量 m = 4 kg 的物体挂在弹簧 k = 1000 N/m 上,带有黏性阻尼器 c = 76 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。 求阻尼比 ζ。
m = 4 kgk = 1000 N/mc = 76 N·s/mF = 25 N
ζ =
3.伯德图与裕度中等
求 G(s) = 80/((s + 1)(s + 4)) 在 ω = 0.5 rad/s 时的精确幅值 |G(jω)|,单位为 dB。
G(s) = 80/((s + 1)(s + 4))ω = 0.5 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) = K/(s(s + 5)(s + 8))。 求给出 20 dB 增益裕度的增益 K。
L(s) = K/(s(s + 5)(s + 8))GM = 20 dB
K =
5.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹中等
对象 G(s) = (s + 1)/((s − 1)(s + 3)) 在 s = 1 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 − 1)(s + 3))
Kmin =
6.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹困难
已给出 L(s) = K/((s + 1)(s + 7)) 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 + 1)(s + 7))
K =
7.稳态误差与 PID 控制中等
过程 G(s) = 1/(5s + 1) 由比例增益 K = 4 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/(5s + 1)K = 4
ess = %
8.稳态误差与 PID 控制困难
比例控制器 K = 10 在单位负反馈回路中控制对象 G(s) = 4/(s(s + 8))。 用 ts ≈ 4/(ζωₙ),求阶跃响应的 2 % 调节时间 ts。
G(s) = 4/(s(s + 8))K = 10
ts = s
9.方框图中等
被控对象 G(s) = K/(s(s + 12)) 放在单位负反馈回路中。求使闭环处于临界阻尼(两个相等的实极点)的增益 K。
G(s) = K/(s(s + 12))单位负反馈
K =
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) = 8/(s + 5)。在 R = 0 时,大小为 10 的扰动阶跃在被控对象输入处进入。求使稳态输出不超过 0.16 的最小增益 K。
G(s) = 8/(s + 5)D = 10css ≤ 0.16
K =