1. การแปลงลาปลาซ ปานกลาง
จงหา f(t) สำหรับ F(s) = (3s + 1)/(s² + 2s + 17) ด้วยการทำเป็นกำลังสองสมบูรณ์ และหาค่า f(0.6)
F(s) = (3s + 1)/(s² + 2s + 17) t = 0.6 s
f(0.6) =
2. การแปลงลาปลาซ ยาก
t (s) y(t) t = 0.5 y(0.5) = ? ระบบเป็นไปตาม y″ + 6y′ + 5y = 20·u(t) เริ่มจากหยุดนิ่ง (y(0) = 0, y′(0) = 0) และอินพุตเป็นฟังก์ชันขั้น u(t) = 1 สำหรับ t ≥ 0 จงใช้การแปลงลาปลาซหาเอาต์พุต y(0.5)
y″ + 6y′ + 5y = 20·u(t) u(t) = 1 y(0) = 0, y′(0) = 0 t = 0.5 s
y(0.5) =
3. แผนภาพบล็อก ปานกลาง
R(s) + 35 s + 1 G(s) C(s) 0.5 H − พืช G(s) = 35/(s + 1) ถูกควบคุมในวงป้อนกลับลบที่ตัวตรวจจับมีอัตราขยาย H = 0.5 จงหาค่าคงที่เวลา τ ของวงปิด
G(s) = 35/(s + 1) H = 0.5
τ = s
4. แผนภาพบล็อก ยาก
R(s) + K s(s + 4)(s + 6) G(s) C(s) − พืช G(s) = K/(s(s + 4)(s + 6)) อยู่ในวงป้อนกลับลบหนึ่งหน่วย ใช้เกณฑ์เราท์–เฮอร์วิตซ์หาอัตราขยายที่มากที่สุด Kmax ที่วงปิดยังเสถียร
G(s) = K/(s(s + 4)(s + 6)) ป้อนกลับลบหนึ่งหน่วย
Kmax =
5. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ปานกลาง
ระบบหนึ่งมีฟังก์ชันถ่ายโอน G(s) = 40/(s² + 3s + 40) และรับอินพุตขั้นบันไดหนึ่งหน่วย จงหาความถี่ธรรมชาติ ωn เป็น rad/s
G(s) = 40/(s² + 3s + 40)
ωn = rad/s
6. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ยาก
k = 2000 N/m c = 27 N·s/m m = 4 kg F = 20 N x(t) มวล m = 4 kg แขวนอยู่กับสปริง k = 2000 N/m และตัวหน่วงแบบหนืด c = 27 N·s/m (m·x″ + c·x′ + k·x = F) เริ่มจากหยุดนิ่งในสมดุล แล้วออกแรงคงที่ F = 20 N กะทันหัน จงหาการกระจัดสูงสุด xmax เป็น mm
m = 4 kg k = 2000 N/m c = 27 N·s/m F = 20 N
xmax = mm
7. เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัส ปานกลาง
R(s) + K = 40 1 s(s + 4)(s + 6) C(s) − วงในแผนภาพทำงานที่ K = 40 และ L(s) = K/(s(s + 4)(s + 6)) เพิ่มอัตราขยายได้กี่เท่า m ก่อนที่วงปิดจะไม่เสถียร
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 6)) K = 40
m =
8. เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัส ยาก
Re Im −1 −2 −3 −4 −5 −6 −7 −8 1 j1 j2 root locus ของ L(s) = K(s + 7)/(s(s + 3)) ออกจากแกนจริงระหว่าง s = 0 และ s = −3 วนเป็นวงกลมและรวมแกนจริงอีกครั้งทางซ้ายของศูนย์ จงหาจุดแยกออก sb
L(s) = K(s + 7)/(s(s + 3))
sb =
9. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ปานกลาง
R(s) + K = 10 0.5 0.5s + 1 C(s) − กระบวนการ G(s) = 0.5/(0.5s + 1) ถูกควบคุมด้วยอัตราขยายสัดส่วน K = 10 ในวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วย จงหาค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัว ess สำหรับขั้น เป็นเปอร์เซ็นต์ของขนาดขั้น
G(s) = 0.5/(0.5s + 1) K = 10
ess = %
10. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ยาก
R(s) + 2 + Kd s 1 s(s + 1) C(s) − ตัวควบคุม PD C(s) = 2 + Kd ·s ขับโรงงาน G(s) = 1/(s(s + 1)) ในวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วย จงหาอัตราขยายอนุพันธ์ Kd ที่ทำให้วงปิดมีอัตราส่วนการหน่วง ζ = 0.5
G(s) = 1/(s(s + 1)) Kp = 2 ζ = 0.5
Kd = s
11. แผนภาพโบดและขอบเสถียรภาพ ปานกลาง
|H| (dB) 0.1 1 10 100 1000 −60 −40 −20 0 20 ω (rad/s) ω = 4 จงหาขนาดที่แน่นอน |G(jω)| ของ G(s) = 1664/((s + 13)(s + 16)) ที่ ω = 4 rad/s ใน dB
G(s) = 1664/((s + 13)(s + 16)) ω = 4 rad/s
|G(jω)| = 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) = K/(s(s + 3)(s + 8)) จงหาอัตราขยาย K ที่ให้ขอบอัตราขยาย 12 dB
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 8)) GM = 12 dB
K =