高考申論題
109年
[機械工程] 自動控制
第 二 題
📖 題組:
一個不具有零點之二階系統的單位步階響應(Unit Step Response)如下圖所示:
一個不具有零點之二階系統的單位步階響應(Unit Step Response)如下圖所示:
📝 此題為申論題,共 2 小題
小題 (二)
試決定該二階系統之單位斜坡響應(Unit Ramp Response)之時間函數。(10分)
思路引導 VIP
本題重點在於從時域的步階響應圖中反推出系統的轉移函數。看到此題,應先找穩態值以決定直流增益,接著透過振盪週期與過衝量求出阻尼比 (ζ) 與自然頻率 (ωn)。得到轉移函數後,再將其乘上單位斜坡輸入 (1/s^2),透過部分分式展開及逆拉氏轉換求得斜坡響應的時間函數。
小題 (一)
試找出該二階系統之拉普拉斯轉換(Laplace Transform),須說明決定該拉普拉斯轉換的理由。(15分)
思路引導 VIP
考生看到這題時,應立即聯想到「由時域響應反推轉移函數」的標準解題流程。第一步:從圖中找出穩態響應值以決定系統的直流增益 (DC Gain);第二步:找出峰值時間 (Tp) 與最大超越量 (Mp) 的數值;第三步:代入二階系統性能指標公式反解出阻尼比 (ζ) 與自然頻率 (ωn),即可構建完整的系統拉氏轉換模型。