1.การแปลงลาปลาซปานกลาง
จงหา f(t) สำหรับ F(s) = (2s + 10)/(s² + 2s + 2) ด้วยการทำเป็นกำลังสองสมบูรณ์ และหาค่า f(0.4)
F(s) = (2s + 10)/(s² + 2s + 2)t = 0.4 s
f(0.4) =
2.การแปลงลาปลาซยาก
ระบบอธิบายด้วยสมการเชิงอนุพันธ์ y″ + 6y′ + 8y = 2u′ + 3u โดยมีอินพุต u(t) และเอาต์พุต y(t) จงหาฟังก์ชันถ่ายโอน G(s) = Y(s)/U(s) (เงื่อนไขเริ่มต้นเป็นศูนย์) และหาผลตอบสนองอิมพัลส์ g(t) ที่ t = 0.1 s จงหา g(0.1)
y″ + 6y′ + 8y = 2u′ + 3ut = 0.1 s
g(0.1) =
3.แผนภาพบล็อกปานกลาง
วงป้อนกลับลบหนึ่งหน่วยมี G(s) = 44/(s(s + 9)) สัญญาณอ้างอิงเป็นฟังก์ชันทางลาด r(t) = 2·t จงหาค่าผิดพลาดสถานะคงตัว ess
G(s) = 44/(s(s + 9))r(t) = 2·t
ess =
4.แผนภาพบล็อกยาก
ลดรูปแผนภาพบล็อกที่มี G₁ = 7/(s + 5), G₂ = 6/(s + 1) การป้อนกลับลบภายใน H₁ = 4 รอบ G₂ และการป้อนกลับลบภายนอก H₂ = 1 จงหาอัตราขยาย DC T(0) ของ C(s)/R(s)
G₁ = 7/(s + 5)G₂ = 6/(s + 1)H₁ = 4H₂ = 1
T(0) =
5.การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันไดปานกลาง
ระบบหนึ่งมีฟังก์ชันถ่ายโอน G(s) = 32/(s² + 5s + 64) และรับอินพุตขั้นบันไดหนึ่งหน่วย จงหาเวลาเข้าสู่ค่าคงตัวที่เกณฑ์ 2 % ts ของการตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได โดยใช้ ts ≈ 4/(ζωₙ)
G(s) = 32/(s² + 5s + 64)
ts = s
6.การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันไดยาก
มวล m = 2.5 kg แขวนอยู่กับสปริง k = 1000 N/m และตัวหน่วงแบบหนืด c = 20 N·s/m (m·x″ + c·x′ + k·x = F) เริ่มจากหยุดนิ่งในสมดุล แล้วออกแรงคงที่ F = 50 N กะทันหัน จงหาค่าพุ่งเกินร้อยละ %OS ของการกระจัด
m = 2.5 kgk = 1000 N/mc = 20 N·s/mF = 50 N
%OS = %
7.เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัสปานกลาง
วงในแผนภาพทำงานที่ K = 20 และ L(s) = K/(s(s + 3)(s + 5)) เพิ่มอัตราขยายได้กี่เท่า m ก่อนที่วงปิดจะไม่เสถียร
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 5))K = 20
m =
8.เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัสยาก
root locus ของ L(s) = K/((s + 5)(s + 13)) แสดงไว้ จงหาอัตราขยาย K ที่จุดแยกออก sb ซึ่งโพลวงปิดสองตัวพบกันบนแกนจริง
L(s) = K/((s + 5)(s + 13))
K =
9.ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PIDปานกลาง
กระบวนการ G(s) = 0.5/(1s + 1) ถูกควบคุมด้วยอัตราขยายสัดส่วน K = 1 ในวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วย จงหาค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัว ess สำหรับขั้น เป็นเปอร์เซ็นต์ของขนาดขั้น
G(s) = 0.5/(1s + 1)K = 1
ess = %
10.ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PIDยาก
ตัวควบคุม PI C(s) = Kp + Ki/s ขับโรงงาน G(s) = 10/(s + 2) ในวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วย วงปิดต้องมี ωₙ = 10 rad/s และ ζ = 0.6 จงหาอัตราขยายสัดส่วน Kp
G(s) = 10/(s + 2)ωₙ = 10 rad/sζ = 0.6
Kp =
11.แผนภาพโบดและขอบเสถียรภาพปานกลาง
ตัวกรองความถี่ต่ำผ่าน RCที่แสดงมีR = 2.2 kΩ, C = 47 nF ป้อนอินพุตรูปซายน์ของ 15 kHz จงหาการเลื่อนเฟส φ ของ vout เทียบกับ vin เป็นองศา
R = 2.2 kΩC = 47 nFf = 15 kHz
φ = °
12.แผนภาพโบดและขอบเสถียรภาพยาก
วงรอบป้อนกลับหนึ่งหน่วยมีฟังก์ชันถ่ายโอนวงรอบเปิด L(s) = 98/(s(s + 3)(s + 10)) จงหาความถี่จุดตัดเฟส ω180 ที่ ∠L(jω) = −180°
L(s) = 98/(s(s + 3)(s + 10))
ω180 = rad/s