1. การแปลงลาปลาซ ปานกลาง
จงหา f(t) สำหรับ F(s) = 25/(s(s + 1)(s + 2)) ด้วยเศษส่วนย่อย และหาค่า f(1)
F(s) = 25/(s(s + 1)(s + 2)) t = 1 s
f(1) =
2. การแปลงลาปลาซ ยาก
t (s) y(t) t = 0.5 y(0.5) = ? จงแก้ y″ + 5y′ + 6y = 0 โดย y(0) = 3 และ y′(0) = −11 ด้วยการแปลงลาปลาซ และหา y(0.5)
y″ + 5y′ + 6y = 0 y(0) = 3 y′(0) = −11 t = 0.5 s
y(0.5) =
3. แผนภาพบล็อก ปานกลาง
R(s) + K (s + 1)(s + 9) G(s) C(s) − พืช G(s) = K/((s + 1)(s + 9)) อยู่ในวงป้อนกลับลบหนึ่งหน่วย จงหาอัตราขยาย K ที่ทำให้วงปิดมีการหน่วงวิกฤต (โพลจริงเท่ากันสองตัว)
G(s) = K/((s + 1)(s + 9)) ป้อนกลับลบหนึ่งหน่วย
K =
4. แผนภาพบล็อก ยาก
R(s) + 14 s + 2 G₁ + 6 s + 7 G₂ C(s) 4 H₁ − 0.1 H₂ − ลดรูปแผนภาพบล็อกที่มี G₁ = 14/(s + 2), G₂ = 6/(s + 7) การป้อนกลับลบภายใน H₁ = 4 รอบ G₂ และการป้อนกลับลบภายนอก H₂ = 0.1 จงหาอัตราขยาย DC T(0) ของ C(s)/R(s)
G₁ = 14/(s + 2) G₂ = 6/(s + 7) H₁ = 4 H₂ = 0.1
T(0) =
5. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ปานกลาง
ระบบหนึ่งมีฟังก์ชันถ่ายโอน G(s) = 43/(s² + 4s + 43) และรับอินพุตขั้นบันไดหนึ่งหน่วย หาอัตราส่วนการหน่วง ζ
G(s) = 43/(s² + 4s + 43)
ζ =
6. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ยาก
k = 400 N/m c = 20 N·s/m m = 1 kg F = 25 N x(t) มวล m = 1 kg แขวนอยู่กับสปริง k = 400 N/m และตัวหน่วงแบบหนืด c = 20 N·s/m (m·x″ + c·x′ + k·x = F) เริ่มจากหยุดนิ่งในสมดุล แล้วออกแรงคงที่ F = 25 N กะทันหัน จงหาการกระจัดสูงสุด xmax เป็น mm
m = 1 kg k = 400 N/m c = 20 N·s/m F = 25 N
xmax = mm
7. เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัส ปานกลาง
R(s) + K 1 s(s + 4)(s + 6) C(s) − วงในแผนภาพมีฟังก์ชันถ่ายโอนวงเปิด L(s) = K/(s(s + 4)(s + 6)) อัตราขยายถูกเพิ่มจนวงปิดอยู่ที่ขอบของเสถียรภาพ จงหาความถี่ ω ของการสั่นที่คงอยู่
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 6))
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(s + 3)(s + 8)) ออกจากแกนจริงระหว่าง s = 0 และ s = −3 จงหาจุดแยกออก sb
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 8))
sb =
9. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ปานกลาง
R(s) + K (s + 1)(s + 10) C(s) − วงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วยมี G(s) = K/((s + 1)(s + 10)) จงหาอัตราขยาย K ที่ให้ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัว 25 % สำหรับอินพุตขั้น
G(s) = K/((s + 1)(s + 10)) ess = 25 %
K =
10. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ยาก
r(t) = 1t + 2 + 0.5/s 2 (s + 2)(s + 10) C(s) − ตัวควบคุม PI C(s) = 2 + 0.5/s ขับโรงงาน G(s) = 2/((s + 2)(s + 10)) ในวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วย จงหาค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัว ess สำหรับอินพุตแรมป์ r(t) = 1t
C(s) = 2 + 0.5/s G(s) = 2/((s + 2)(s + 10)) r(t) = 1t
ess =
11. แผนภาพโบดและขอบเสถียรภาพ ปานกลาง
|H| (dB) 0.1 1 10 100 −40 −20 0 20 ω (rad/s) ω = 2 จงหาขนาดที่แน่นอน |G(jω)| ของ G(s) = 540/((s + 9)(s + 10)) ที่ ω = 2 rad/s ใน dB
G(s) = 540/((s + 9)(s + 10)) ω = 2 rad/s
|G(jω)| = dB
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) = 28/(s(s + 2)(s + 8)) จงหาขอบอัตราขยาย GM ใน dB
L(s) = 28/(s(s + 2)(s + 8))
GM = dB