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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:
十、一取樣資料控制系統如下【圖 3】所示,其中 $T$ 為取樣週期,Z.O.H.為零階保持(Zero Order Hold)其轉移函數為 $(1-e^{-Ts})/s$,$a>0$。
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (二)

在 $T=1$ 秒且 $a=1$ 的情形下,比較此取樣控制系統相對應於無取樣(即無 $T$ 及 Z.O.H.)的連續系統,兩者相對於 $K$(從零到無窮大)的根軌跡圖,並討論兩者的穩定度。(5分)
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分別探討連續系統(s域)與離散系統(z域)的特徵方程式,觀察K增大時極點在左半平面或單位圓內的情形,以比較其穩定性差異。

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已知 $T=1, a=1$,且 $e^{-1} \approx 0.368$。

  1. 連續系統(無取樣與ZOH): 開迴路轉移函數 $G_c(s) = \frac{K}{s+1}$。閉迴路特徵方程式為 $s + 1 + K = 0 \implies s = -(K+1)$。

小題 (一)

在取樣時刻時,$K=1$,求此閉迴路系統之輸出對輸入的轉移函數 $Y(z)/R(z)$。(5分)
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先求出前向路徑 $G(s)$ 與對應的 $G(z)$,再代入離散系統閉迴路轉移函數公式。

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  1. 系統的前向轉移函數 $G(s)$ 包含 Z.O.H. 和受控體: $G(s) = K \cdot \frac{1-e^{-Ts}}{s} \cdot \frac{a}{s+a}$
  2. 求脈衝轉移函數 $G(z)$:

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