1.阶跃响应中等
某系统的传递函数为 G(s) = 222/(s² + 10s + 74),输入为单位阶跃。 求阶跃响应的峰值时间 tp。
G(s) = 222/(s² + 10s + 74)
tp = s
2.阶跃响应困难
质量 m = 2.5 kg 的物体挂在弹簧 k = 2000 N/m 上,带有黏性阻尼器 c = 42 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 = 2.5 kgk = 2000 N/mc = 42 N·s/mF = 20 N
xmax = mm
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 = 100 nF。输入为2.4 kHz的正弦信号。 求 vout 相对于 vin 的相移 φ,单位为度。
R = 3.3 kΩC = 100 nFf = 2.4 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) = 29/(s(s + 10))。 求相位裕度 PM,单位为度。
L(s) = 29/(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 + 4)(s + 8))。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 + 4)(s + 8))
ω = rad/s
6.稳定性:劳斯–赫尔维茨与根轨迹困难
L(s) = K(s + 13)/(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。求分离点 sb。
L(s) = K(s + 13)/(s(s + 8))
sb =
7.稳态误差与 PID 控制中等
斜坡 r(t) = 3t 加到 G(s) = 5/(s(s + 1)(s + 4)) 的单位负反馈回路上。求稳态误差 ess。
G(s) = 5/(s(s + 1)(s + 4))r(t) = 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) = 5/(s + 1)。闭环必须满足 ωₙ = 3 rad/s 和 ζ = 0.5。求积分增益 Ki。
G(s) = 5/(s + 1)ωₙ = 3 rad/sζ = 0.5
Ki =
9.方框图中等
被控对象 G(s) = 3/(s + 5) 带有一个增益为 H₁ = 5 的内部(次级)负反馈回路。控制器增益 K = 16 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) = 3/(s + 5)H₁ = 5K = 16
p =
10.方框图困难
比例控制器 K = 27 在单位负反馈回路中驱动被控对象 G(s) = 4/(s + 2)。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 2 的扰动阶跃。求稳态输出 css。
K = 27G(s) = 4/(s + 2)D = 2R = 0
css =