1. การแปลงลาปลาซ ปานกลาง
จงหา f(t) สำหรับ F(s) = 21/(s² + 8s + 41) ด้วยการทำเป็นกำลังสองสมบูรณ์ และหาค่า f(0.25)
F(s) = 21/(s² + 8s + 41) t = 0.25 s
f(0.25) =
2. การแปลงลาปลาซ ยาก
t (s) y(t) t = 0.25 y(0.25) = ? ระบบเป็นไปตาม y″ + 8y′ + 15y = 45·u(t) เริ่มจากหยุดนิ่ง (y(0) = 0, y′(0) = 0) และอินพุตเป็นฟังก์ชันขั้น u(t) = 2 สำหรับ t ≥ 0 จงใช้การแปลงลาปลาซหาเอาต์พุต y(0.25)
y″ + 8y′ + 15y = 45·u(t) u(t) = 2 y(0) = 0, y′(0) = 0 t = 0.25 s
y(0.25) =
3. แผนภาพบล็อก ปานกลาง
พืช G(s) = K/(s(s + 18)) อยู่ในวงป้อนกลับลบหนึ่งหน่วย จงหาอัตราขยาย K ที่ทำให้วงปิดมีการหน่วงวิกฤต (โพลจริงเท่ากันสองตัว)
G(s) = K/(s(s + 18)) ป้อนกลับลบหนึ่งหน่วย
K =
4. แผนภาพบล็อก ยาก
R(s) + K ตัวควบคุม + D(s) + 4 s + 3 พืช C(s) − ตัวควบคุมสัดส่วน K ขับพืช G(s) = 4/(s + 3) ในวงป้อนกลับลบหนึ่งหน่วย ฟังก์ชันขั้นสิ่งรบกวนขนาด 0.5 เข้าที่อินพุตของพืชขณะที่ R = 0 จงหาอัตราขยายที่น้อยที่สุด K ที่ทำให้เอาต์พุตสถานะคงตัวไม่เกิน 0.006667
G(s) = 4/(s + 3) D = 0.5 css ≤ 0.006667
K =
5. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ปานกลาง
ระบบหนึ่งมีฟังก์ชันถ่ายโอน G(s) = 114/(s² + 9s + 57) และรับอินพุตขั้นบันไดหนึ่งหน่วย จงหาเวลาเข้าสู่ค่าคงตัวที่เกณฑ์ 2 % ts ของการตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได โดยใช้ ts ≈ 4/(ζωₙ)
G(s) = 114/(s² + 9s + 57)
ts = s
6. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ยาก
+ − 12 V R = 3 Ω L = 20 mH C = 100 µF vC วงจร RLC อนุกรมที่มี R = 3 Ω, L = 20 mH และ C = 100 µF ต่อกับแหล่งกำเนิดขั้นบันได 12 V ที่ t = 0 ตัวเก็บประจุยังไม่มีประจุ และไม่มีกระแสไหลก่อนการเปลี่ยนขั้น จงหาเวลา tp ของยอดแรงดันครั้งแรก เป็น ms
R = 3 Ω L = 20 mH C = 100 µF V = 12 V
tp = ms
7. เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัส ปานกลาง
R(s) + K 1 (s + 1)(s + 2)(s + 6) C(s) − วงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วยมี L(s) = K/((s + 1)(s + 2)(s + 6)) โดย K > 0 จงหาอัตราขยายสูงสุด Kmax ที่วงปิดเสถียร
L(s) = K/((s + 1)(s + 2)(s + 6))
Kmax =
8. เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัส ยาก
Re Im ζ = 0.8 −2 −4 −6 −8 −10 −12 j2 j4 root locus ของ L(s) = K/(s(s + 10)) แสดงไว้ จงหาอัตราขยาย K ที่ทำให้โพลวงปิดมีอัตราส่วนการหน่วง ζ = 0.8
L(s) = K/(s(s + 10)) ζ = 0.8
K =
9. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ปานกลาง
กระบวนการ G(s) = 4/(2s + 1) ถูกควบคุมด้วยอัตราขยายสัดส่วน K = 20 ในวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วย จงหาค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัว ess สำหรับขั้น เป็นเปอร์เซ็นต์ของขนาดขั้น
G(s) = 4/(2s + 1) K = 20
ess = %
10. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ยาก
r(t) = 5t + 2 + 1/s 4 (s + 4)(s + 5) C(s) − ตัวควบคุม PI C(s) = 2 + 1/s ขับโรงงาน G(s) = 4/((s + 4)(s + 5)) ในวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วย จงหาค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัว ess สำหรับอินพุตแรมป์ r(t) = 5t
C(s) = 2 + 1/s G(s) = 4/((s + 4)(s + 5)) r(t) = 5t
ess =
11. แผนภาพโบดและขอบเสถียรภาพ ปานกลาง
vin R = 100 Ω L = 47 mH vout ตัวกรองความถี่สูงผ่าน RLที่แสดงมีR = 100 Ω, L = 47 mH ป้อนอินพุตรูปซายน์ของ 680 Hz จงหาอัตราขยาย |H| = |vout /vin | ใน dB
R = 100 Ω L = 47 mH f = 680 Hz
|H| = 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 + 4)(s + 9)) จงหาอัตราขยาย K ที่ให้ขอบอัตราขยาย 12 dB
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 9)) GM = 12 dB
K =