1. การแปลงลาปลาซ ปานกลาง
t (s) f(t) t = 0.5 f(0.5) = ? จงหา f(t) สำหรับ F(s) = 60/(s(s + 1)(s + 4)) ด้วยเศษส่วนย่อย และหาค่า f(0.5)
F(s) = 60/(s(s + 1)(s + 4)) t = 0.5 s
f(0.5) =
2. การแปลงลาปลาซ ยาก
t (s) y(t) t = 0.25 y(0.25) = ? ระบบเป็นไปตาม y″ + 5y′ + 4y = 4·u(t) เริ่มจากหยุดนิ่ง (y(0) = 0, y′(0) = 0) และอินพุตเป็นฟังก์ชันขั้น u(t) = 1 สำหรับ t ≥ 0 จงใช้การแปลงลาปลาซหาเอาต์พุต y(0.25)
y″ + 5y′ + 4y = 4·u(t) u(t) = 1 y(0) = 0, y′(0) = 0 t = 0.25 s
y(0.25) =
3. แผนภาพบล็อก ปานกลาง
พืช G(s) = 29/(s + 1) ถูกควบคุมในวงป้อนกลับลบที่ตัวตรวจจับมีอัตราขยาย H = 2 จงหาค่าคงที่เวลา τ ของวงปิด
G(s) = 29/(s + 1) H = 2
τ = s
4. แผนภาพบล็อก ยาก
R(s) + K s(s + 1)(s + 4) G(s) C(s) − พืช G(s) = K/(s(s + 1)(s + 4)) อยู่ในวงป้อนกลับลบหนึ่งหน่วย ที่อัตราขยายเสถียรมากที่สุด วงจะแกว่ง จงหาความถี่การแกว่ง ω ใน rad/s
G(s) = K/(s(s + 1)(s + 4)) ป้อนกลับลบหนึ่งหน่วย
ω = rad/s
5. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ปานกลาง
ระบบหนึ่งมีฟังก์ชันถ่ายโอน G(s) = 16/(s² + 6s + 16) และรับอินพุตขั้นบันไดหนึ่งหน่วย จงหาเวลาเข้าสู่ค่าคงตัวที่เกณฑ์ 2 % ts ของการตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได โดยใช้ ts ≈ 4/(ζωₙ)
G(s) = 16/(s² + 6s + 16)
ts = s
6. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ยาก
k = 400 N/m c = 6 N·s/m m = 2.5 kg F = 50 N x(t) มวล m = 2.5 kg แขวนอยู่กับสปริง k = 400 N/m และตัวหน่วงแบบหนืด c = 6 N·s/m (m·x″ + c·x′ + k·x = F) เริ่มจากหยุดนิ่งในสมดุล แล้วออกแรงคงที่ F = 50 N กะทันหัน จงหาการกระจัดสูงสุด xmax เป็น mm
m = 2.5 kg k = 400 N/m c = 6 N·s/m F = 50 N
xmax = mm
7. เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัส ปานกลาง
R(s) + K 1 s(s + 2)(s + 4) C(s) − วงในแผนภาพมีฟังก์ชันถ่ายโอนวงเปิด L(s) = K/(s(s + 2)(s + 4)) อัตราขยายถูกเพิ่มจนวงปิดอยู่ที่ขอบของเสถียรภาพ จงหาความถี่ ω ของการสั่นที่คงอยู่
L(s) = K/(s(s + 2)(s + 4))
ω = rad/s
8. เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัส ยาก
Re Im −1 −2 −3 −4 −5 −6 −7 1 j1 j2 −3 สำหรับวง L(s) = K/(s(s + 4)(s + 6)) จงหาอัตราขยาย K ที่ทำให้โพลวงปิดอยู่ที่ s = −3
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 6)) s = −3
K =
9. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ปานกลาง
r(t) = 2t + K s(s + 10) C(s) − วงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วยที่มี G(s) = K/(s(s + 10)) ต้องตามแรมป์ r(t) = 2t ด้วยค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัว 0.5 จงหาอัตราขยาย K
G(s) = K/(s(s + 10)) r(t) = 2t ess = 0.5
K =
10. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ยาก
r(t) = 5t + 5 + 0.5/s 20 (s + 2)(s + 4) C(s) − ตัวควบคุม PI C(s) = 5 + 0.5/s ขับโรงงาน G(s) = 20/((s + 2)(s + 4)) ในวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วย จงหาค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัว ess สำหรับอินพุตแรมป์ r(t) = 5t
C(s) = 5 + 0.5/s G(s) = 20/((s + 2)(s + 4)) r(t) = 5t
ess =
11. แผนภาพโบดและขอบเสถียรภาพ ปานกลาง
vin R = 10 kΩ C = 4.7 nF vout
ตัวกรองความถี่ต่ำผ่าน RCที่แสดงมีR = 10 kΩ, C = 4.7 nF ป้อนอินพุตรูปซายน์ของ 14 kHz จงหาการเลื่อนเฟส φ ของ vout เทียบกับ vin เป็นองศา
R = 10 kΩ C = 4.7 nF f = 14 kHz
φ = °
12. แผนภาพโบดและขอบเสถียรภาพ ยาก
|H| (dB) 0.1 0.1 1 1 10 10 100 100 1000 1000 −60 −40 −20 0 20 40 60 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −180 −135 −90 −45 0 ωc = ? วงรอบป้อนกลับหนึ่งหน่วยมีฟังก์ชันถ่ายโอนวงรอบเปิด L(s) = 120/(s(s + 5)) จงหาความถี่จุดตัดอัตราขยาย ωc ที่ |L(jω)| = 1
L(s) = 120/(s(s + 5))
ωc = rad/s