1. การแปลงลาปลาซ ปานกลาง
จงหา f(t) สำหรับ F(s) = (5s + 35)/(s² + 6s + 25) ด้วยการทำเป็นกำลังสองสมบูรณ์ และหาค่า f(0.5)
F(s) = (5s + 35)/(s² + 6s + 25) t = 0.5 s
f(0.5) =
2. การแปลงลาปลาซ ยาก
t (s) y(t) t = 0.3 y(0.3) = ? จงแก้ y″ + 9y′ + 18y = 0 โดย y(0) = 1 และ y′(0) = 11 ด้วยการแปลงลาปลาซ และหา y(0.3)
y″ + 9y′ + 18y = 0 y(0) = 1 y′(0) = 11 t = 0.3 s
y(0.3) =
3. แผนภาพบล็อก ปานกลาง
R(s) + 4(s + 2) (s + 6)(s + 7) G(s) C(s) − วงป้อนกลับลบหนึ่งหน่วยมี G(s) = 4(s + 2)/((s + 6)(s + 7)) ป้อนฟังก์ชันขั้นขนาด 5 ที่สัญญาณอ้างอิง จงหาค่าผิดพลาดสถานะคงตัว ess
G(s) = 4(s + 2)/((s + 6)(s + 7)) R = 5
ess =
4. แผนภาพบล็อก ยาก
R(s) + 2 ตัวควบคุม + D(s) + 7 s + 10 พืช C(s) − ตัวควบคุมสัดส่วน K = 2 ขับพืช G(s) = 7/(s + 10) ในวงป้อนกลับลบหนึ่งหน่วย สิ่งรบกวน D เข้าที่อินพุตของพืช (บวกเข้ากับเอาต์พุตของตัวควบคุม) ป้อนฟังก์ชันขั้นอ้างอิงขนาด 10 และฟังก์ชันขั้นสิ่งรบกวนขนาด 5 พร้อมกัน จงหาเอาต์พุตสถานะคงตัว css
K = 2 G(s) = 7/(s + 10) D = 5 R = 10
css =
5. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ปานกลาง
ระบบหนึ่งมีฟังก์ชันถ่ายโอน G(s) = 81/(s² + 4s + 27) และรับอินพุตขั้นบันไดหนึ่งหน่วย จงหาเวลาเข้าสู่ค่าคงตัวที่เกณฑ์ 2 % ts ของการตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได โดยใช้ ts ≈ 4/(ζωₙ)
G(s) = 81/(s² + 4s + 27)
ts = s
6. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ยาก
k = 100 N/m c = 6 N·s/m m = 1 kg F = 20 N x(t) มวล m = 1 kg แขวนอยู่กับสปริง k = 100 N/m และตัวหน่วงแบบหนืด c = 6 N·s/m (m·x″ + c·x′ + k·x = F) เริ่มจากหยุดนิ่งในสมดุล แล้วออกแรงคงที่ F = 20 N กะทันหัน จงหาการกระจัดสูงสุด xmax เป็น mm
m = 1 kg k = 100 N/m c = 6 N·s/m F = 20 N
xmax = mm
7. เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัส ปานกลาง
R(s) + K s + 12 s(s + 3)(s + 4) C(s) − วงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วยมี L(s) = K(s + 12)/(s(s + 3)(s + 4)) โดย K > 0 จงหาอัตราขยายสูงสุด Kmax ที่วงปิดเสถียร
L(s) = K(s + 12)/(s(s + 3)(s + 4))
Kmax =
8. เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัส ยาก
Re Im −2 −4 −6 −8 −10 −12 −14 j2 j4 sb root locus ของ L(s) = K/((s + 6)(s + 12)) แสดงไว้ จงหาอัตราขยาย K ที่จุดแยกออก sb ซึ่งโพลวงปิดสองตัวพบกันบนแกนจริง
L(s) = K/((s + 6)(s + 12))
K =
9. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ปานกลาง
R(s) + K (s + 2)(s + 10) C(s) − วงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วยมี G(s) = K/((s + 2)(s + 10)) จงหาอัตราขยาย K ที่ให้ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัว 4 % สำหรับอินพุตขั้น
G(s) = K/((s + 2)(s + 10)) ess = 4 %
K =
10. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ยาก
R(s) + 25 + Kd s 1 s(s + 1) C(s) − ตัวควบคุม PD C(s) = 25 + Kd ·s ขับโรงงาน G(s) = 1/(s(s + 1)) ในวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วย จงหาอัตราขยายอนุพันธ์ Kd ที่ทำให้วงปิดมีอัตราส่วนการหน่วง ζ = 0.6
G(s) = 1/(s(s + 1)) Kp = 25 ζ = 0.6
Kd = s
11. แผนภาพโบดและขอบเสถียรภาพ ปานกลาง
vin R = 1 kΩ C = 4.7 nF vout
ตัวกรองความถี่ต่ำผ่าน RCที่แสดงมีR = 1 kΩ, C = 4.7 nF ป้อนอินพุตรูปซายน์ของ 100 kHz จงหาอัตราขยาย |H| = |vout /vin | ใน dB
R = 1 kΩ C = 4.7 nF f = 100 kHz
|H| = 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) = 130/(s(s + 5)(s + 8)) จงหาความถี่จุดตัดเฟส ω180 ที่ ∠L(jω) = −180°
L(s) = 130/(s(s + 5)(s + 8))
ω180 = rad/s