1. การแปลงลาปลาซ ปานกลาง
t (s) f(t) t = 0.75 f(0.75) = ? จงหา f(t) สำหรับ F(s) = (5s + 11)/(s² + 4s + 4) และหาค่า f(0.75)
F(s) = (5s + 11)/(s² + 4s + 4) t = 0.75 s
f(0.75) =
2. การแปลงลาปลาซ ยาก
t (s) y(t) t = 0.3 y(0.3) = ? จงแก้ y″ + 5y′ + 6y = 0 โดย y(0) = 10 และ y′(0) = 14 ด้วยการแปลงลาปลาซ และหา y(0.3)
y″ + 5y′ + 6y = 0 y(0) = 10 y′(0) = 14 t = 0.3 s
y(0.3) =
3. แผนภาพบล็อก ปานกลาง
R(s) + 7(s + 2) (s + 1)(s + 8) G(s) C(s) − วงป้อนกลับลบหนึ่งหน่วยมี G(s) = 7(s + 2)/((s + 1)(s + 8)) ป้อนฟังก์ชันขั้นขนาด 10 ที่สัญญาณอ้างอิง จงหาค่าผิดพลาดสถานะคงตัว ess
G(s) = 7(s + 2)/((s + 1)(s + 8)) R = 10
ess =
4. แผนภาพบล็อก ยาก
R(s) + K ตัวควบคุม + D(s) + 4 s + 8 พืช C(s) − ตัวควบคุมสัดส่วน K ขับพืช G(s) = 4/(s + 8) ในวงป้อนกลับลบหนึ่งหน่วย ฟังก์ชันขั้นสิ่งรบกวนขนาด 2 เข้าที่อินพุตของพืชขณะที่ R = 0 จงหาอัตราขยายที่น้อยที่สุด K ที่ทำให้เอาต์พุตสถานะคงตัวไม่เกิน 0.1
G(s) = 4/(s + 8) D = 2 css ≤ 0.1
K =
5. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ปานกลาง
ระบบหนึ่งมีฟังก์ชันถ่ายโอน G(s) = 80/(s² + 4s + 80) และรับอินพุตขั้นบันไดหนึ่งหน่วย จงหาความถี่ธรรมชาติ ωn เป็น rad/s
G(s) = 80/(s² + 4s + 80)
ωn = rad/s
6. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ยาก
k = 5000 N/m c = 40 N·s/m m = 2 kg F = 50 N x(t) มวล m = 2 kg แขวนอยู่กับสปริง k = 5000 N/m และตัวหน่วงแบบหนืด c = 40 N·s/m (m·x″ + c·x′ + k·x = F) เริ่มจากหยุดนิ่งในสมดุล แล้วออกแรงคงที่ F = 50 N กะทันหัน จงหาการกระจัดสูงสุด xmax เป็น mm
m = 2 kg k = 5000 N/m c = 40 N·s/m F = 50 N
xmax = mm
7. เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัส ปานกลาง
R(s) + K 1 s(s + 3)(s + 4) C(s) − วงในแผนภาพมีฟังก์ชันถ่ายโอนวงเปิด L(s) = K/(s(s + 3)(s + 4)) อัตราขยายถูกเพิ่มจนวงปิดอยู่ที่ขอบของเสถียรภาพ จงหาความถี่ ω ของการสั่นที่คงอยู่
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 4))
ω = rad/s
8. เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัส ยาก
Re Im −1 −2 −3 −4 −5 −6 −7 −8 −9 −10 1 j1 j2 root locus ของ L(s) = K(s + 8)/(s(s + 2)) ออกจากแกนจริงระหว่าง s = 0 และ s = −2 วนเป็นวงกลมและรวมแกนจริงอีกครั้งทางซ้ายของศูนย์ จงหาจุดรวมเข้า si
L(s) = K(s + 8)/(s(s + 2))
si =
9. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ปานกลาง
r(t) = 1 + 5t + 4(s + 2) s(s + 4) C(s) − อินพุต r(t) = 1 + 5t (ขั้นบวกแรมป์) ถูกป้อนเข้าวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วยที่มี G(s) = 4(s + 2)/(s(s + 4)) จงหาค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัว ess
G(s) = 4(s + 2)/(s(s + 4)) r(t) = 1 + 5t
ess =
10. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ยาก
R(s) + Kp + Ki /s 5 s + 4 C(s) − ตัวควบคุม PI C(s) = Kp + Ki /s ขับโรงงาน G(s) = 5/(s + 4) ในวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วย วงปิดต้องมี ωₙ = 3 rad/s และ ζ = 1 จงหาอัตราขยายอินทิกรัล Ki
G(s) = 5/(s + 4) ωₙ = 3 rad/s ζ = 1
Ki =
11. แผนภาพโบดและขอบเสถียรภาพ ปานกลาง
vin L = 2 mH C = 2.2 µF R = 10 Ω vout ในตัวกรองแถบผ่าน RLC อนุกรมที่แสดง เอาต์พุตอยู่คร่อม R = 10 Ω โดย L = 2 mH และ C = 2.2 µF จงหาตัวประกอบคุณภาพ Q
R = 10 Ω L = 2 mH C = 2.2 µF
Q =
12. แผนภาพโบดและขอบเสถียรภาพ ยาก
|H| (dB) 0.1 0.1 1 1 10 10 100 100 −80 −60 −40 −20 0 20 40 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −270 −180 −90 0 ω180 วงรอบป้อนกลับหนึ่งหน่วยมีฟังก์ชันถ่ายโอนวงรอบเปิด L(s) = 208/(s(s + 5)(s + 6)) จงหาขอบอัตราขยาย GM ใน dB
L(s) = 208/(s(s + 5)(s + 6))
GM = dB