Peperiksaan Semester Pertama Sidang Akademik 2005/2006
First Semester Examination 2005/2 006 Academic Session
November 2005 November 2005
ESA
25L13- Teori Sistem Kawalan
Theory of Control System
Masa :
3 jamDuration
:
3 hoursSila pastikan bahawa kertas peperiksaan ini mengandungi LAPAN muka surat yang bercetak sebelum anda memulakan peperiksaan ini.
Please check that this examination paper consists of
EIGHT
oages of printed material before you begin the examination.Aahan:
JawabEMPAT
(4) soalan.Instruclions'. Answer FOAR
Hl
questions.l.
.,
[ESA 25113]Pertimbangkan sistem bandul pegas terendam seperti dalam
Gambarajah 1
di bawah.consider
the damped spring pendulum system berow inFigure
1.Gambarajah I
:sistem bandul
pegasterendam dalam kedudukan
terpesongFigure I
: Damped springpendulum
systemin
deflectedposition
Anggapkan bahawa daya pegas dan daya terendam yang bertindak ke atas bandul adalah sifar
bila
bandul berada dalam keadaan mendatar atau0:0.
Anggapkanjuga
bahawa geseran yangterlibat boleh
diabaikan dan sudutayunan g
uaduftkecil.
Assume that the spring and damper
force
acting on the pendulum is zero when the pendulurn is verticalor 0: 0.
Assume also that thefriction
involved is negligibleand the
angh
ofoscillation 0
is small.(a)
Dapatkan model matematik bagi sistemitu
dalam bentuk(i)
Persamaan perbezaan(ii)
State Space Representation(iii)
Fungsi pindahObtain the mathematical model of the system
inform of
ft)
Thedffirential
equation(ii)
State Space Representation(iii)
Transferfunction
(50
markahlmarks\
ttt rt I
...31-
(b)
.
IESA 251/3]-J-
Tetapkan parameter
dinamik
sistem frekuensitabii
(wo), nisbah redaman(p)
aan frekuensi terendam (w6).Determine dynamic parameter of the
systemnatural frequency
(wo),damping
ratio (p)
and dampedfrequency(w).
(25
markahlmarks)
(c)
Sila ramalkan sambutan awal danakhir
sistem dengan menggunakan teori awal dan akhir.Please
predict the initial
andstationary
step-response usinginitial final
theorems.
(25
markahlmarks)
2.
-4-
Dapatkan fungsi
alih
litar tertutup untukblok
diagram berikut:(a)
Gambarajah?(a): Block Diagram of
ClosedLoop I Figure
2 (a) :Block Diagram of
ClosedLoop I
IESA
2sv3l
(40
markahlmarks)
(30
markahlmarks) Gambarajah 2(b)
:Block Diagram
of ClosedLoop
System 2Figure
2 (h) :Block Diagram of
Closed Loop 2...51-
-5-
IESA
2sr/3)
(30
markahlmarks)
(c)
Gambarajah 2(c)
:Block Diagram of
ClosedLoop
System 3Figure
2 (c) :Block Diagram of
Close Loop System 3[ESA 2sU3]
Merujuk
kepada sistem yang ditunjukkan dalam Gambarajah 3 di bawah:Referring to the system shown in
Figure
3 below;Gambarajah 3 :
Sistem GelungTertutup Figure
3 :A
Closed-Loop System(a)
Tentukannilai Kr
dan K2 supaya sistemitu
mempunyai nisbah redaman P = 0.7 dan frekuensi tabii tak terendamw"
=4ru/n"
.Determine
the valvesof
K1 and K2 suchthat
the system hasa
dampingratio p
= 0.7 and undampednaturalfrequency
Wo = 4ro/r",
-6-
3.
(50
markahlmarks)
(b)
Dapatkan masanaik t,
masa puncak to, maksimumterlajak
Mo dan masa pengenapant' dalam unit sambut langkah dan
gambarkan/'cantumkan masa-masa tersebut dalam lakaranunit
sambutan lanskah.obtar,n the rise
time
tr, peaktime
to, maximumor"rr^io,
Mo, setting time t, in the unit step response andput
the times into the sketch of step,iporr".
(50
markahlmarks)
IESA 2sr/31 -7-
4, (a)
Pertimbangkan persamaanciri-ciri
yang berikut:Sa+KS3rS2+g+l:Q
Tentukan
julat K
untuk kestabilan menggunakanKriteria
Routh.Consider the
following
characteristic equation :,t'+KSr+.t'+S+1=0
Determine the range of
Kfor stability
using Routh's Criterion.(50
markahlnarks)
(b)
Pertimbangkan fungsi alih gelung terbukaF"
(t)=.+ , 1-TS ;K=1.0
(1)
Lakarkan plot polarF" (r) di
atas.(ii)
Berdasarkan lakaranpolar plot 4 (s) di
atas,tentukan
samaadabelung
tertutup 4 (.)
stabil atau tidak?.Consider the open-loop transfer
function
4(s)=.K== , I_TS ;K=t.o
(i)
Drawpolar plotfor F"(s)
above.(i,
Basedon polar plot Fo(s),
determine wh.etherthe closed
loopF.
(s) stubleor
not using nyquist-stability criterion?.(50
markahlmarks)
5.
IESA
2sv3l
-8-Pertimbangkan sistem seperti yang ditunjukkan dalam Gambarajah 4.
Consider the system shawn in Figure 4.
Gambarajah 4
:Rajah blok
bagi pengerakhidraulik Figure
4 :Block
diagram ofhydraulic
servoactuator
(a)
Lukiskan rajah bode bagi fungsi pindah gelung terbuka.Draw
a bode diagram of open-looptransferfunction.
(60
markahlma*s)
Tentukan
nilai
gandaanK
supaya margin fasa ialah 45oDetermine the value of gain
K such
that the phasemargin
is 45o(20
markahlmarks)
(c)
Apakah margin gandaan bagi sistem untuk gandaanK di
atas, What is the gain margin of the systemwith
this gainK
(20
markahlmarks)
(b)
- ooo 0 ooo-