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moea_joint_essay 100年 [儀電] 計算機概論、自動控制

第 二 題

📖 題組:
六、一伺服機構在單位步階(unit-step)函數($r(t)=1, t\geq0$)的輸入下,量測出系統的輸出響應為 $y(t)=1+0.2\times e^{-60t}-1.2\times e^{-10t}$。
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (二)

求此系統的自然無阻尼頻率(rad/sec)及阻尼比(damping ratio, $\zeta$)。(各3分,共6分)

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對照標準二階系統特徵方程式 $s^2 + 2\zeta\omega_n s + \omega_n^2 = 0$,藉由對應係數解出 $\omega_n$ 與 $\zeta$。

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由第一小題求得閉迴路轉移函數之特徵方程式為:$s^2 + 70s + 600 = 0$。 對照標準二階系統特徵方程式:$s^2 + 2\zeta\omega_n s + \omega_n^2 = 0$

  1. 自然無阻尼頻率 $\omega_n$:

小題 (一)

求此閉迴路系統的轉移函數 $Y(s)/R(s)$。(4分)

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將給定的 y(t) 和 r(t) 進行拉普拉斯轉換,得到 Y(s) 和 R(s),相除並化簡即可求出系統轉移函數。

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  1. 將輸出響應 $y(t)$ 取拉普拉斯轉換: $Y(s) = \frac{1}{s} + \frac{0.2}{s+60} - \frac{1.2}{s+10}$ 通分合併:

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