1. การแปลงลาปลาซ ปานกลาง
t (s) f(t) t = 0.5 f(0.5) = ? จงหา f(t) สำหรับ F(s) = (6s + 28)/(s² + 8s + 16) และหาค่า f(0.5)
F(s) = (6s + 28)/(s² + 8s + 16) t = 0.5 s
f(0.5) =
2. การแปลงลาปลาซ ยาก
t (s) y(t) t = 0.4 y(0.4) = ? จงแก้ y″ + 7y′ + 6y = 0 โดย y(0) = −1 และ y′(0) = 11 ด้วยการแปลงลาปลาซ และหา y(0.4)
y″ + 7y′ + 6y = 0 y(0) = −1 y′(0) = 11 t = 0.4 s
y(0.4) =
3. แผนภาพบล็อก ปานกลาง
R(s) + 10(s + 4) (s + 3)(s + 6) G(s) C(s) − วงป้อนกลับลบหนึ่งหน่วยมี G(s) = 10(s + 4)/((s + 3)(s + 6)) ป้อนฟังก์ชันขั้นขนาด 1 ที่สัญญาณอ้างอิง จงหาค่าผิดพลาดสถานะคงตัว ess
G(s) = 10(s + 4)/((s + 3)(s + 6)) R = 1
ess =
4. แผนภาพบล็อก ยาก
R(s) + 15 ตัวควบคุม + D(s) + 4 s + 10 พืช C(s) − ตัวควบคุมสัดส่วน K = 15 ขับพืช G(s) = 4/(s + 10) ในวงป้อนกลับลบหนึ่งหน่วย สิ่งรบกวน D เข้าที่อินพุตของพืช (บวกเข้ากับเอาต์พุตของตัวควบคุม) ป้อนฟังก์ชันขั้นอ้างอิงขนาด 10 และฟังก์ชันขั้นสิ่งรบกวนขนาด 10 พร้อมกัน จงหาเอาต์พุตสถานะคงตัว css
K = 15 G(s) = 4/(s + 10) D = 10 R = 10
css =
5. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ปานกลาง
ระบบหนึ่งมีฟังก์ชันถ่ายโอน G(s) = 42/(s² + 9s + 42) และรับอินพุตขั้นบันไดหนึ่งหน่วย จงหาค่าพุ่งเกินร้อยละ %OS ของการตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได
G(s) = 42/(s² + 9s + 42)
%OS = %
6. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ยาก
k = 5000 N/m c = 80 N·s/m m = 2 kg F = 5 N x(t) มวล m = 2 kg แขวนอยู่กับสปริง k = 5000 N/m และตัวหน่วงแบบหนืด c = 80 N·s/m (m·x″ + c·x′ + k·x = F) เริ่มจากหยุดนิ่งในสมดุล แล้วออกแรงคงที่ F = 5 N กะทันหัน จงหาการกระจัดสูงสุด xmax เป็น mm
m = 2 kg k = 5000 N/m c = 80 N·s/m F = 5 N
xmax = mm
7. เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัส ปานกลาง
R(s) + K s + 1 (s − 2)(s + 1) C(s) − โรงงาน G(s) = (s + 1)/((s − 2)(s + 1)) มีโพลไม่เสถียรที่ s = 2 อัตราขยายสัดส่วน K ปิดวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วยรอบมัน จงหาอัตราขยายที่น้อยที่สุด Kmin ที่ทำให้วงปิดเสถียร
G(s) = (s + 1)/((s − 2)(s + 1))
Kmin =
8. เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัส ยาก
root locus ของ L(s) = K/((s + 1)(s + 4)(s + 5)) ถูกร่างไว้ จงหาความถี่ ω ที่โลคัสตัดแกนจินตภาพ
L(s) = K/((s + 1)(s + 4)(s + 5))
ω = rad/s
9. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ปานกลาง
R(s) + K (s + 5)(s + 10) C(s) − วงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วยมี G(s) = K/((s + 5)(s + 10)) จงหาอัตราขยาย K ที่ให้ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัว 10 % สำหรับอินพุตขั้น
G(s) = K/((s + 5)(s + 10)) ess = 10 %
K =
10. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ยาก
R(s) + Kp + Ki /s 10 s + 2 C(s) − ตัวควบคุม PI C(s) = Kp + Ki /s ขับโรงงาน G(s) = 10/(s + 2) ในวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วย วงปิดต้องมี ωₙ = 3 rad/s และ ζ = 1 จงหาอัตราขยายอินทิกรัล Ki
G(s) = 10/(s + 2) ωₙ = 3 rad/s ζ = 1
Ki =
11. แผนภาพโบดและขอบเสถียรภาพ ปานกลาง
|H| (dB) 0.1 1 10 100 1000 −80 −60 −40 −20 0 20 ω (rad/s) ω = 10 จงหาขนาดที่แน่นอน |G(jω)| ของ G(s) = 108/((s + 2)(s + 18)) ที่ ω = 10 rad/s ใน dB
G(s) = 108/((s + 2)(s + 18)) ω = 10 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) = 6/(s(s + 1)(s + 3)) จงหาขอบอัตราขยาย GM ใน dB
L(s) = 6/(s(s + 1)(s + 3))
GM = dB