1.การแปลงลาปลาซปานกลาง
F(s) = 22/(s² + 9s + 18) การแปลงผกผันของมันมีรูป f(t) = A·e−3t + B·e−6t จงหาสัมประสิทธิ์ A ด้วยเศษส่วนย่อย
F(s) = 22/(s² + 9s + 18)
A =
2.การแปลงลาปลาซยาก
ระบบอธิบายด้วยสมการเชิงอนุพันธ์ y″ + 2y′ + 26y = 4u′ + 12u โดยมีอินพุต u(t) และเอาต์พุต y(t) จงหาฟังก์ชันถ่ายโอน G(s) = Y(s)/U(s) (เงื่อนไขเริ่มต้นเป็นศูนย์) และหาผลตอบสนองอิมพัลส์ g(t) ที่ t = 1.5 s จงหา g(1.5)
y″ + 2y′ + 26y = 4u′ + 12ut = 1.5 s
g(1.5) =
3.แผนภาพบล็อกปานกลาง
พืช G(s) = 36/(s + 1) ถูกควบคุมในวงป้อนกลับลบที่ตัวตรวจจับมีอัตราขยาย H = 2 ป้อนฟังก์ชันขั้นขนาด 10 ที่ R จงหาเอาต์พุตสถานะคงตัว css
G(s) = 36/(s + 1)H = 2R = 10
css =
4.แผนภาพบล็อกยาก
ตัวควบคุมสัดส่วน K ขับพืช G(s) = 9/(s + 2) ในวงป้อนกลับลบหนึ่งหน่วย ฟังก์ชันขั้นสิ่งรบกวนขนาด 10 เข้าที่อินพุตของพืชขณะที่ R = 0 จงหาอัตราขยายที่น้อยที่สุด K ที่ทำให้เอาต์พุตสถานะคงตัวไม่เกิน 2.25
G(s) = 9/(s + 2)D = 10css ≤ 2.25
K =
5.การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันไดปานกลาง
ระบบหนึ่งมีฟังก์ชันถ่ายโอน G(s) = 170/(s² + 12s + 85) และรับอินพุตขั้นบันไดหนึ่งหน่วย จงหาเวลาเข้าสู่ค่าคงตัวที่เกณฑ์ 2 % ts ของการตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได โดยใช้ ts ≈ 4/(ζωₙ)
G(s) = 170/(s² + 12s + 85)
ts = s
6.การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันไดยาก
มวล m = 1 kg แขวนอยู่กับสปริง k = 2000 N/m และตัวหน่วงแบบหนืด c = 9 N·s/m (m·x″ + c·x′ + k·x = F) เริ่มจากหยุดนิ่งในสมดุล แล้วออกแรงคงที่ F = 50 N กะทันหัน จงหาเวลา tp ที่การกระจัดมีค่ามากที่สุด
m = 1 kgk = 2000 N/mc = 9 N·s/mF = 50 N
tp = s
7.เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัสปานกลาง
วงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วยมี L(s) = K/((s + 2)(s + 3)(s + 6)) โดย K > 0 จงหาอัตราขยายสูงสุด Kmax ที่วงปิดเสถียร
L(s) = K/((s + 2)(s + 3)(s + 6))
Kmax =
8.เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัสยาก
root locus ของ L(s) = K/((s + 4)(s + 10)) แสดงไว้ จงหาอัตราขยาย K ที่จุดแยกออก sb ซึ่งโพลวงปิดสองตัวพบกันบนแกนจริง
L(s) = K/((s + 4)(s + 10))
K =
9.ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PIDปานกลาง
อินพุต r(t) = 1 + 4t (ขั้นบวกแรมป์) ถูกป้อนเข้าวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วยที่มี G(s) = 4/(s(s + 1)) จงหาค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัว ess
G(s) = 4/(s(s + 1))r(t) = 1 + 4t
ess =
10.ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PIDยาก
ตัวควบคุม PD C(s) = 25 + Kd·s ขับโรงงาน G(s) = 4/(s(s + 3)) ในวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วย จงหาอัตราขยายอนุพันธ์ Kd ที่ทำให้วงปิดมีอัตราส่วนการหน่วง ζ = 0.9
G(s) = 4/(s(s + 3))Kp = 25ζ = 0.9
Kd = s
11.แผนภาพโบดและขอบเสถียรภาพปานกลาง
ตัวกรองความถี่สูงผ่าน RCที่แสดงมีR = 4.7 kΩ, C = 22 nF ป้อนอินพุตรูปซายน์ของ 380 Hz จงหาการเลื่อนเฟส φ ของ vout เทียบกับ vin เป็นองศา
R = 4.7 kΩC = 22 nFf = 380 Hz
φ = °
12.แผนภาพโบดและขอบเสถียรภาพยาก
วงรอบป้อนกลับหนึ่งหน่วยมีฟังก์ชันถ่ายโอนวงรอบเปิด L(s) = K/(s(s + 4)(s + 7)) จงหาอัตราขยาย K ที่ให้ขอบอัตราขยาย 6 dB
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 7))GM = 6 dB
K =