1. การแปลงลาปลาซ ปานกลาง
t (s) f(t) t = 0.75 f(0.75) = ? จงหา f(t) สำหรับ F(s) = (6s + 4)/(s² + 2s + 1) และหาค่า f(0.75)
F(s) = (6s + 4)/(s² + 2s + 1) t = 0.75 s
f(0.75) =
2. การแปลงลาปลาซ ยาก
t (s) y(t) t = 0.6 y(0.6) = ? จงแก้ y″ + 6y′ + 8y = 0 โดย y(0) = 8 และ y′(0) = −2 ด้วยการแปลงลาปลาซ และหา y(0.6)
y″ + 6y′ + 8y = 0 y(0) = 8 y′(0) = −2 t = 0.6 s
y(0.6) =
3. แผนภาพบล็อก ปานกลาง
R(s) + 17 K + 6 s + 1 G(s) C(s) 3 H₁ − − พืช G(s) = 6/(s + 1) มีวงป้อนกลับลบภายใน (ย่อย) ที่มีอัตราขยาย H₁ = 3 อัตราขยายของตัวควบคุม K = 17 และวงป้อนกลับลบหนึ่งหน่วยภายนอกปิดระบบ จงหาโพลวงปิด p
G(s) = 6/(s + 1) H₁ = 3 K = 17
p =
4. แผนภาพบล็อก ยาก
R(s) + 30 s(s + 9) G(s) C(s) 2 H − พืช G(s) = 30/(s(s + 9)) อยู่ในวงป้อนกลับลบที่ตัวตรวจจับมีอัตราขยาย H = 2 โพลวงปิดเป็นจำนวนเชิงซ้อน จงหาส่วนจินตภาพ ωd ของพวกมัน (ค่าบวก) ใน rad/s
G(s) = 30/(s(s + 9)) H = 2
ωd = rad/s
5. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ปานกลาง
ระบบหนึ่งมีฟังก์ชันถ่ายโอน G(s) = 28/(s² + 7s + 28) และรับอินพุตขั้นบันไดหนึ่งหน่วย จงหาเวลาเข้าสู่ค่าคงตัวที่เกณฑ์ 2 % ts ของการตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได โดยใช้ ts ≈ 4/(ζωₙ)
G(s) = 28/(s² + 7s + 28)
ts = s
6. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ยาก
k = 400 N/m c = 11 N·s/m m = 8 kg F = 100 N x(t) มวล m = 8 kg แขวนอยู่กับสปริง k = 400 N/m และตัวหน่วงแบบหนืด c = 11 N·s/m (m·x″ + c·x′ + k·x = F) เริ่มจากหยุดนิ่งในสมดุล แล้วออกแรงคงที่ F = 100 N กะทันหัน จงหาการกระจัดสูงสุด xmax เป็น mm
m = 8 kg k = 400 N/m c = 11 N·s/m F = 100 N
xmax = mm
7. เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัส ปานกลาง
R(s) + K 1 s(s + 5)(s + 8) C(s) − วงในแผนภาพมีฟังก์ชันถ่ายโอนวงเปิด L(s) = K/(s(s + 5)(s + 8)) อัตราขยายถูกเพิ่มจนวงปิดอยู่ที่ขอบของเสถียรภาพ จงหาความถี่ ω ของการสั่นที่คงอยู่
L(s) = K/(s(s + 5)(s + 8))
ω = rad/s
8. เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัส ยาก
root locus ของ L(s) = K/((s + 5)(s + 9)) แสดงไว้ จงหาอัตราขยาย K ที่จุดแยกออก sb ซึ่งโพลวงปิดสองตัวพบกันบนแกนจริง
L(s) = K/((s + 5)(s + 9))
K =
9. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ปานกลาง
r(t) = 1 + 3t + 10 s(s + 4) C(s) − อินพุต r(t) = 1 + 3t (ขั้นบวกแรมป์) ถูกป้อนเข้าวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วยที่มี G(s) = 10/(s(s + 4)) จงหาค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัว ess
G(s) = 10/(s(s + 4)) r(t) = 1 + 3t
ess =
10. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ยาก
R(s) + K = 16 5 s(s + 8) C(s) − ตัวควบคุมสัดส่วน K = 16 ขับโรงงาน G(s) = 5/(s(s + 8)) ในวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วย จงหาเวลาเข้าสู่ค่าคงตัวที่เกณฑ์ 2 % ts ของการตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได โดยใช้ ts ≈ 4/(ζωₙ)
G(s) = 5/(s(s + 8)) K = 16
ts = s
11. แผนภาพโบดและขอบเสถียรภาพ ปานกลาง
vin C = 10 nF R = 10 kΩ vout
ตัวกรองความถี่สูงผ่าน RCที่แสดงมีR = 10 kΩ, C = 10 nF ป้อนอินพุตรูปซายน์ของ 400 Hz จงหาการเลื่อนเฟส φ ของ vout เทียบกับ vin เป็นองศา
R = 10 kΩ C = 10 nF f = 400 Hz
φ = °
12. แผนภาพโบดและขอบเสถียรภาพ ยาก
|H| (dB) 0.1 0.1 1 1 10 10 100 100 −60 −40 −20 0 20 40 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −180 −135 −90 −45 0 ωc วงรอบป้อนกลับหนึ่งหน่วยมีฟังก์ชันถ่ายโอนวงรอบเปิด L(s) = 12.5/(s(s + 5)) จงหาขอบเฟส PM เป็นองศา
L(s) = 12.5/(s(s + 5))
PM = °