1. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ปานกลาง
ระบบหนึ่งมีฟังก์ชันถ่ายโอน G(s) = 21.5/(s² + 7s + 43) และรับอินพุตขั้นบันไดหนึ่งหน่วย จงหาความถี่ธรรมชาติ ωn เป็น rad/s
G(s) = 21.5/(s² + 7s + 43)
ωn = rad/s
2. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ยาก
+ − 5 V R = 181 Ω L = 500 mH C = 22 µF vC วงจร RLC อนุกรมที่มี R = 181 Ω, L = 500 mH และ C = 22 µF ต่อกับแหล่งกำเนิดขั้นบันได 5 V ที่ t = 0 ตัวเก็บประจุยังไม่มีประจุ และไม่มีกระแสไหลก่อนการเปลี่ยนขั้น จงหาเวลา tp ของยอดแรงดันครั้งแรก เป็น ms
R = 181 Ω L = 500 mH C = 22 µF V = 5 V
tp = ms
3. แผนภาพโบดและขอบเสถียรภาพ ปานกลาง
vin R = 22 Ω L = 4.7 mH vout ตัวกรองความถี่สูงผ่าน RLที่แสดงมีR = 22 Ω, L = 4.7 mH ป้อนอินพุตรูปซายน์ของ 7.4 kHz จงหาการเลื่อนเฟส φ ของ vout เทียบกับ vin เป็นองศา
R = 22 Ω L = 4.7 mH f = 7.4 kHz
φ = °
4. 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 + 5)(s + 10)) จงหาอัตราขยาย K ที่ให้ขอบอัตราขยาย 4 dB
L(s) = K/(s(s + 5)(s + 10)) GM = 4 dB
K =
5. เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัส ปานกลาง
R(s) + K s + 5 (s − 3)(s + 5) C(s) − โรงงาน G(s) = (s + 5)/((s − 3)(s + 5)) มีโพลไม่เสถียรที่ s = 3 อัตราขยายสัดส่วน K ปิดวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วยรอบมัน จงหาอัตราขยายที่น้อยที่สุด Kmin ที่ทำให้วงปิดเสถียร
G(s) = (s + 5)/((s − 3)(s + 5))
Kmin =
6. เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัส ยาก
root locus ของ L(s) = K/((s + 1)(s + 2)(s + 4)) ถูกร่างไว้ จงหาความถี่ ω ที่โลคัสตัดแกนจินตภาพ
L(s) = K/((s + 1)(s + 2)(s + 4))
ω = rad/s
7. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ปานกลาง
วงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วยที่มี G(s) = K/(s(s + 2)) ต้องตามแรมป์ r(t) = 2t ด้วยค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัว 0.1 จงหาอัตราขยาย K
G(s) = K/(s(s + 2)) r(t) = 2t ess = 0.1
K =
8. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ยาก
R(s) + 5 + Kd s 4 s(s + 3) C(s) − ตัวควบคุม PD C(s) = 5 + Kd ·s ขับโรงงาน G(s) = 4/(s(s + 3)) ในวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วย จงหาอัตราขยายอนุพันธ์ Kd ที่ทำให้วงปิดมีอัตราส่วนการหน่วง ζ = 0.9
G(s) = 4/(s(s + 3)) Kp = 5 ζ = 0.9
Kd = s
9. แผนภาพบล็อก ปานกลาง
R(s) + 28 s + 1 G(s) C(s) 0.5 H − พืช G(s) = 28/(s + 1) ถูกควบคุมในวงป้อนกลับลบที่ตัวตรวจจับมีอัตราขยาย H = 0.5 ป้อนฟังก์ชันขั้นขนาด 1 ที่ R จงหาเอาต์พุตสถานะคงตัว css
G(s) = 28/(s + 1) H = 0.5 R = 1
css =
10. แผนภาพบล็อก ยาก
R(s) + 24 ตัวควบคุม + D(s) + 5 s + 1 พืช C(s) − ตัวควบคุมสัดส่วน K = 24 ขับพืช G(s) = 5/(s + 1) ในวงป้อนกลับลบหนึ่งหน่วย สิ่งรบกวน D เข้าที่อินพุตของพืช (บวกเข้ากับเอาต์พุตของตัวควบคุม) เมื่อ R = 0 ป้อนฟังก์ชันขั้นสิ่งรบกวนขนาด 5 จงหาเอาต์พุตสถานะคงตัว css
K = 24 G(s) = 5/(s + 1) D = 5 R = 0
css =