1. การแปลงลาปลาซ ปานกลาง
t (s) f(t) t = 0.3 f(0.3) = ? จงหา f(t) สำหรับ F(s) = (4s + 36)/(s² + 4s + 4) และหาค่า f(0.3)
F(s) = (4s + 36)/(s² + 4s + 4) t = 0.3 s
f(0.3) =
2. การแปลงลาปลาซ ยาก
t (s) y(t) t = 0.3 y(0.3) = ? จงแก้ y″ + 9y′ + 20y = 0 โดย y(0) = −7 และ y′(0) = −7 ด้วยการแปลงลาปลาซ และหา y(0.3)
y″ + 9y′ + 20y = 0 y(0) = −7 y′(0) = −7 t = 0.3 s
y(0.3) =
3. แผนภาพบล็อก ปานกลาง
พืช G(s) = 6/(s + 7) ถูกควบคุมในวงป้อนกลับลบที่ตัวตรวจจับมีอัตราขยาย H = 0.1 ป้อนฟังก์ชันขั้นขนาด 2 ที่ R จงหาเอาต์พุตสถานะคงตัว css
G(s) = 6/(s + 7) H = 0.1 R = 2
css =
4. แผนภาพบล็อก ยาก
R(s) + 20 ตัวควบคุม + D(s) + 10 s + 1 พืช C(s) − ตัวควบคุมสัดส่วน K = 20 ขับพืช G(s) = 10/(s + 1) ในวงป้อนกลับลบหนึ่งหน่วย สิ่งรบกวน D เข้าที่อินพุตของพืช (บวกเข้ากับเอาต์พุตของตัวควบคุม) ป้อนฟังก์ชันขั้นอ้างอิงขนาด 2 และฟังก์ชันขั้นสิ่งรบกวนขนาด 0.5 พร้อมกัน จงหาเอาต์พุตสถานะคงตัว css
K = 20 G(s) = 10/(s + 1) D = 0.5 R = 2
css =
5. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ปานกลาง
ระบบหนึ่งมีฟังก์ชันถ่ายโอน G(s) = 11/(s² + 3s + 11) และรับอินพุตขั้นบันไดหนึ่งหน่วย จงหาเวลาเข้าสู่ค่าคงตัวที่เกณฑ์ 2 % ts ของการตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได โดยใช้ ts ≈ 4/(ζωₙ)
G(s) = 11/(s² + 3s + 11)
ts = s
6. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ยาก
k = 5000 N/m c = 50 N·s/m m = 0.5 kg F = 50 N x(t) มวล m = 0.5 kg แขวนอยู่กับสปริง k = 5000 N/m และตัวหน่วงแบบหนืด c = 50 N·s/m (m·x″ + c·x′ + k·x = F) เริ่มจากหยุดนิ่งในสมดุล แล้วออกแรงคงที่ F = 50 N กะทันหัน จงหาการกระจัดสูงสุด xmax เป็น mm
m = 0.5 kg k = 5000 N/m c = 50 N·s/m F = 50 N
xmax = mm
7. เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัส ปานกลาง
R(s) + K 1 (s + 4)(s + 5)(s + 6) C(s) − วงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วยมี L(s) = K/((s + 4)(s + 5)(s + 6)) โดย K > 0 จงหาอัตราขยายสูงสุด Kmax ที่วงปิดเสถียร
L(s) = K/((s + 4)(s + 5)(s + 6))
Kmax =
8. เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัส ยาก
root locus ของ L(s) = K(s + 9)/(s(s + 4)) ออกจากแกนจริงระหว่าง s = 0 และ s = −4 วนเป็นวงกลมและรวมแกนจริงอีกครั้งทางซ้ายของศูนย์ จงหาจุดแยกออก sb
L(s) = K(s + 9)/(s(s + 4))
sb =
9. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ปานกลาง
r(t) = 5t + 10 s(s + 1)(s + 4) C(s) − แรมป์ r(t) = 5t ถูกป้อนเข้าวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วยที่มี G(s) = 10/(s(s + 1)(s + 4)) จงหาค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัว ess
G(s) = 10/(s(s + 1)(s + 4)) r(t) = 5t
ess =
10. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ยาก
R(s) + K = 5 10 s(s + 2) C(s) − ตัวควบคุมสัดส่วน K = 5 ขับโรงงาน G(s) = 10/(s(s + 2)) ในวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วย จงหาเวลาเข้าสู่ค่าคงตัวที่เกณฑ์ 2 % ts ของการตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได โดยใช้ ts ≈ 4/(ζωₙ)
G(s) = 10/(s(s + 2)) K = 5
ts = s
11. แผนภาพโบดและขอบเสถียรภาพ ปานกลาง
|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) −135 −90 −45 0 ω = 3 จงหาเฟส ∠G(jω) ของ G(s) = 6(s + 15)/(s(s + 8)) ที่ ω = 3 rad/s เป็นองศา
G(s) = 6(s + 15)/(s(s + 8)) ω = 3 rad/s
∠G(jω) = °
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) = 30/(s(s + 2)(s + 6)) จงหาความถี่จุดตัดเฟส ω180 ที่ ∠L(jω) = −180°
L(s) = 30/(s(s + 2)(s + 6))
ω180 = rad/s