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moea_joint_essay 103年 [儀電] 計算機概論、自動控制

第 二 題

📖 題組:
(一) 決定【圖 5】系統中之 K 及 Kh 值,使得系統最大超越量(Maximum overshoot) M_o = e^{-πξ / √(1-ξ^2)} = 0.2 及 尖峰時間 t_p = 1 秒。(計算至小數點後第 3 位,以下四捨五入) (10 分) (二) 利用上式求得之 K 及 Kh 值,算出(1)上升時間 t_r (Rise time)(5 分);(2)終值響應容許誤差為±5%之 t_s (Settling time)(5 分)。(計算至小數點後第3位,以下四捨五入)
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (二)

利用上式求得之 K 及 Kh 值,算出(1)上升時間 t_r (Rise time)(5 分);(2)終值響應容許誤差為±5%之 t_s (Settling time)(5 分)。(計算至小數點後第3位,以下四捨五入)

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使用上升時間公式 tr = (π - β) / ωd,其中 β = cos^-1(ξ),ωd = ωn√(1-ξ^2)。使用穩定時間公式 ts (±5%) = 3 / (ξωn)。

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已知 ξ = 0.456, ω_n = 3.530 (1) 上升時間 t_r: ω_d = ω_n √(1 - ξ^2) = 3.530 * √(1 - 0.456^2) ≈ 3.530 * 0.890 = 3.142 rad/s

小題 (一)

決定【圖 5】系統中之 K 及 Kh 值,使得系統最大超越量(Maximum overshoot) M_o = e^{-πξ / √(1-ξ^2)} = 0.2 及 尖峰時間 t_p = 1 秒。(計算至小數點後第 3 位,以下四捨五入)

思路引導 VIP

由 Mo 求出阻尼比 ξ,由 tp 求出自然頻率 ωn。列出系統的閉迴路轉移函數,比較標準二階系統方程式,解出 K 和 Kh。

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  1. 由 M_o = 0.2,求阻尼比 ξ: e^{-πξ / √(1-ξ^2)} = 0.2 -πξ / √(1-ξ^2) = ln(0.2) ≈ -1.609

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