1. การแปลงลาปลาซ ปานกลาง
F(s) = (6s + 25)/(s² + 11s + 24) การแปลงผกผันของมันมีรูป f(t) = A·e−3t + B·e−8t จงหาสัมประสิทธิ์ A ด้วยเศษส่วนย่อย
F(s) = (6s + 25)/(s² + 11s + 24)
A =
2. การแปลงลาปลาซ ยาก
t (s) y(t) t = 0.25 y(0.25) = ? จงแก้ y″ + 7y′ + 10y = 0 โดย y(0) = −3 และ y′(0) = 12 ด้วยการแปลงลาปลาซ และหา y(0.25)
y″ + 7y′ + 10y = 0 y(0) = −3 y′(0) = 12 t = 0.25 s
y(0.25) =
3. แผนภาพบล็อก ปานกลาง
R(s) + 17 K + 5 s + 2 G(s) C(s) 0.5 H₁ − − พืช G(s) = 5/(s + 2) มีวงป้อนกลับลบภายใน (ย่อย) ที่มีอัตราขยาย H₁ = 0.5 อัตราขยายของตัวควบคุม K = 17 และวงป้อนกลับลบหนึ่งหน่วยภายนอกปิดระบบ จงหาโพลวงปิด p
G(s) = 5/(s + 2) H₁ = 0.5 K = 17
p =
4. แผนภาพบล็อก ยาก
R(s) + 14 ตัวควบคุม + D(s) + 9 s + 9 พืช C(s) − ตัวควบคุมสัดส่วน K = 14 ขับพืช G(s) = 9/(s + 9) ในวงป้อนกลับลบหนึ่งหน่วย สิ่งรบกวน D เข้าที่อินพุตของพืช (บวกเข้ากับเอาต์พุตของตัวควบคุม) ป้อนฟังก์ชันขั้นอ้างอิงขนาด 1 และฟังก์ชันขั้นสิ่งรบกวนขนาด 5 พร้อมกัน จงหาเอาต์พุตสถานะคงตัว css
K = 14 G(s) = 9/(s + 9) D = 5 R = 1
css =
5. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ปานกลาง
ระบบหนึ่งมีฟังก์ชันถ่ายโอน G(s) = 85/(s² + 9s + 85) และรับอินพุตขั้นบันไดหนึ่งหน่วย จงหาเวลาเข้าสู่ค่าคงตัวที่เกณฑ์ 2 % ts ของการตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได โดยใช้ ts ≈ 4/(ζωₙ)
G(s) = 85/(s² + 9s + 85)
ts = s
6. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ยาก
k = 200 N/m c = 34 N·s/m m = 4 kg F = 50 N x(t) มวล m = 4 kg แขวนอยู่กับสปริง k = 200 N/m และตัวหน่วงแบบหนืด c = 34 N·s/m (m·x″ + c·x′ + k·x = F) เริ่มจากหยุดนิ่งในสมดุล แล้วออกแรงคงที่ F = 50 N กะทันหัน จงหาการกระจัดสูงสุด xmax เป็น mm
m = 4 kg k = 200 N/m c = 34 N·s/m F = 50 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)) จงหาอัตราขยายสูงสุด Kmax ที่วงปิดเสถียร
L(s) = K/(s(s + 5)(s + 8))
Kmax =
8. เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัส ยาก
Re Im ζ = 0.8 −1 −2 −3 −4 −5 −6 −7 1 j1 j2 root locus ของ L(s) = K/(s(s + 6)) แสดงไว้ จงหาอัตราขยาย K ที่ทำให้โพลวงปิดมีอัตราส่วนการหน่วง ζ = 0.8
L(s) = K/(s(s + 6)) ζ = 0.8
K =
9. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ปานกลาง
r(t) = 1 + 0.5t + 2 s(s + 1) C(s) − อินพุต r(t) = 1 + 0.5t (ขั้นบวกแรมป์) ถูกป้อนเข้าวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วยที่มี G(s) = 2/(s(s + 1)) จงหาค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัว ess
G(s) = 2/(s(s + 1)) r(t) = 1 + 0.5t
ess =
10. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ยาก
r(t) = 2t + 1 + 4/s 5 (s + 5)(s + 10) C(s) − ตัวควบคุม PI C(s) = 1 + 4/s ขับโรงงาน G(s) = 5/((s + 5)(s + 10)) ในวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วย จงหาค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัว ess สำหรับอินพุตแรมป์ r(t) = 2t
C(s) = 1 + 4/s G(s) = 5/((s + 5)(s + 10)) r(t) = 2t
ess =
11. แผนภาพโบดและขอบเสถียรภาพ ปานกลาง
vin R = 3.3 kΩ C = 100 nF vout
ตัวกรองความถี่ต่ำผ่าน RCที่แสดงมีR = 3.3 kΩ, C = 100 nF ป้อนอินพุตรูปซายน์ของ 1.9 kHz จงหาการเลื่อนเฟส φ ของ vout เทียบกับ vin เป็นองศา
R = 3.3 kΩ C = 100 nF f = 1.9 kHz
φ = °
12. แผนภาพโบดและขอบเสถียรภาพ ยาก
|H| (dB) 0.1 0.1 1 1 10 10 100 100 1000 1000 −60 −40 −20 0 20 40 60 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −180 −135 −90 −45 0 ωc = ? วงรอบป้อนกลับหนึ่งหน่วยมีฟังก์ชันถ่ายโอนวงรอบเปิด L(s) = 180/(s(s + 5)) จงหาความถี่จุดตัดอัตราขยาย ωc ที่ |L(jω)| = 1
L(s) = 180/(s(s + 5))
ωc = rad/s