1. การแปลงลาปลาซ ปานกลาง
F(s) = 34/(s² + 13s + 42) การแปลงผกผันของมันมีรูป f(t) = A·e−6t + B·e−7t จงหาสัมประสิทธิ์ A ด้วยเศษส่วนย่อย
F(s) = 34/(s² + 13s + 42)
A =
2. การแปลงลาปลาซ ยาก
t (s) y(t) t = 0.3 y(0.3) = ? ระบบเป็นไปตาม y″ + 8y′ + 15y = 45·u(t) เริ่มจากหยุดนิ่ง (y(0) = 0, y′(0) = 0) และอินพุตเป็นฟังก์ชันขั้น u(t) = 5 สำหรับ t ≥ 0 จงใช้การแปลงลาปลาซหาเอาต์พุต y(0.3)
y″ + 8y′ + 15y = 45·u(t) u(t) = 5 y(0) = 0, y′(0) = 0 t = 0.3 s
y(0.3) =
3. แผนภาพบล็อก ปานกลาง
R(s) + 30 s + 3 G(s) C(s) 0.25 H − พืช G(s) = 30/(s + 3) ถูกควบคุมในวงป้อนกลับลบที่ตัวตรวจจับมีอัตราขยาย H = 0.25 ป้อนฟังก์ชันขั้นขนาด 24 ที่ R จงหาเอาต์พุตสถานะคงตัว css
G(s) = 30/(s + 3) H = 0.25 R = 24
css =
4. แผนภาพบล็อก ยาก
R(s) + 36 s(s + 11) G(s) C(s) 2 H − พืช G(s) = 36/(s(s + 11)) อยู่ในวงป้อนกลับลบที่ตัวตรวจจับมีอัตราขยาย H = 2 โพลวงปิดเป็นจำนวนเชิงซ้อน จงหาส่วนจินตภาพ ωd ของพวกมัน (ค่าบวก) ใน rad/s
G(s) = 36/(s(s + 11)) H = 2
ωd = rad/s
5. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ปานกลาง
ระบบหนึ่งมีฟังก์ชันถ่ายโอน G(s) = 41/(s² + 4s + 41) และรับอินพุตขั้นบันไดหนึ่งหน่วย จงหาเวลาเข้าสู่ค่าคงตัวที่เกณฑ์ 2 % ts ของการตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได โดยใช้ ts ≈ 4/(ζωₙ)
G(s) = 41/(s² + 4s + 41)
ts = s
6. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ยาก
k = 2000 N/m c = 120 N·s/m m = 5 kg F = 5 N x(t) มวล m = 5 kg แขวนอยู่กับสปริง k = 2000 N/m และตัวหน่วงแบบหนืด c = 120 N·s/m (m·x″ + c·x′ + k·x = F) เริ่มจากหยุดนิ่งในสมดุล แล้วออกแรงคงที่ F = 5 N กะทันหัน จงหาการกระจัดสูงสุด xmax เป็น mm
m = 5 kg k = 2000 N/m c = 120 N·s/m F = 5 N
xmax = mm
7. เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัส ปานกลาง
R(s) + K s + 10 s(s + 3)(s + 4) C(s) − วงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วยมี L(s) = K(s + 10)/(s(s + 3)(s + 4)) โดย K > 0 จงหาอัตราขยายสูงสุด Kmax ที่วงปิดเสถียร
L(s) = K(s + 10)/(s(s + 3)(s + 4))
Kmax =
8. เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัส ยาก
root locus ของ L(s) = K/(s(s + 5)) แสดงไว้ จงหาอัตราขยาย K ที่ทำให้โพลวงปิดมีอัตราส่วนการหน่วง ζ = 0.5
L(s) = K/(s(s + 5)) ζ = 0.5
K =
9. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ปานกลาง
R(s) + K (s + 1)(s + 5) C(s) − วงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วยมี G(s) = K/((s + 1)(s + 5)) จงหาอัตราขยาย K ที่ให้ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัว 5 % สำหรับอินพุตขั้น
G(s) = K/((s + 1)(s + 5)) ess = 5 %
K =
10. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ยาก
R(s) + 8 + Kd s 10 s(s + 4) C(s) − ตัวควบคุม PD C(s) = 8 + Kd ·s ขับโรงงาน G(s) = 10/(s(s + 4)) ในวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วย จงหาอัตราขยายอนุพันธ์ Kd ที่ทำให้วงปิดมีอัตราส่วนการหน่วง ζ = 0.8
G(s) = 10/(s(s + 4)) Kp = 8 ζ = 0.8
Kd = s
11. แผนภาพโบดและขอบเสถียรภาพ ปานกลาง
|H| (dB) 0.1 0.1 1 1 10 10 100 100 1000 1000 −60 −40 −20 0 20 40 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −90 −45 0 ω = 2 จงหาเฟส ∠G(jω) ของ G(s) = 7(s + 5)/(s(s + 17)) ที่ ω = 2 rad/s เป็นองศา
G(s) = 7(s + 5)/(s(s + 17)) ω = 2 rad/s
∠G(jω) = °
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) = K/(s(s + 6)(s + 7)) จงหาอัตราขยาย K ที่ให้ขอบอัตราขยาย 20 dB
L(s) = K/(s(s + 6)(s + 7)) GM = 20 dB
K =