UNIVERSITI SAINS MALAYSIA EEE 354 SISTEM KAWALAN DIGIT

Similar documents
UNIVERSITI SAINS MALAYSIA EEE 354 SISTEM KAWALAN DIGIT

EEE 208 TEORI LITAR II

EEE REKABENTUK SISTEM KAWALAN

",,345 UNIVERSITI SAINS MALAYSIA. Peperiksaan Semester Kedua Sidang Akademik 1996/97. April EBE Sistem Kawalan Lanjutan.

EEE 350 SISTEM KAWALAN

EEM 423 KEJURUTERAAN KEBOLEHPERCAYAAN

ESA 251/3 Control System Theory Teori Sistem Kawalan

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA EEM 352 REKABENTUK MEKATRONIK II

-1- UNIVERSITI SAINS MALAYSIA. Second Semester Examination 2008/2009 Academic Session Peperiksaan Semester Kedua Sidang Akademik 2008/2009

EEE 350 SISTEM KAWALAN

MAA Calculus for Science Students I [Kalkulus untuk Pelajar Sains I]

MSG 356 Mathematical Programming [Pengaturcaraan Matematik]

EMH 451 Numerical Methods For Engineers [Kaedah Berangka Untuk Jurutera]

MAA 101 Calculus for Science Students I [Kalkulus untuk Pelajar Sains I]

MAT 223 DIFFERENTIAL EQUATIONS I [Persamaan Pembezaan I]

MSG 389 Engineering Computation II [Pengiraan Kejuruteraan II]

EEU 104 TEKNOLOGI ELEKTRIK

MAT 222 Differential Equations II [Persamaan Pembezaan II]

MAA 111 Algebra for Science Students [Aljabar untuk Pelajar Sains]

MSG 389 Engineering Computation II [Pengiraan Kejuruteraan II]

MAT 101 Calculus [ Kalkulus] Duration : 3 hours [Masa : 3 jam]

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA

MAT Calculus [Kalkulus]

CPT115 Mathematical Methods for Computer Sciences [Kaedah Matematik bagi Sains Komputer]

MAT 202 Introduction to Analysis [ Pengantar Analisis]

MAT 518 Numerical Methods for Differential Equations [Kaedah Berangka untuk Persamaan Pembezaan]

EEE 228 ISYARAT DAN SISTEM

MST 565 Linear Model [Model Linear]

MSG 389 Engineering Computation II [Pengiraan Kejuruteraan II]

ESA 362/3 Kawalan Penerbangan Pesawat

MAT 111 Linear Algebra [Aljabar Linear]

MAT111 Linear Algebra [Aljabar Linear]

EEE 453 REKABENTUK SISTEM KAWALAN

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA. CPT115 Mathematical Methods for Computer Science [Kaedah Matematik bagi Sains Komputer]

EME 411 Numerical Methods For Engineers [Kaedah Berangka Untuk Jurutera]

MAT 111 Linear Algebra [Aljabar Linear]

MAT 101 Calculus [ Kalkulus]

ESA 380/3 Orbital Mechanics Mekanik Orbit

MAT 263 Probability Theory [Teori Kebarangkalian]

MAT Linear Algebra [Aljabar Linear]

EMC 322 Automatic Control [Kawalan Automatik]

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA EEM 323 SISTEM PERALATAN & PENGUKURAN

MST 565 Linear Models [Model Linear]

EEE 322 KEJURUTERAAN GELOMBANG MIKRO DAN RF

MSS 317 Coding Theory [Teori Pengekodan]

ESA 380/3 Orbital Mechanics [Mekanik Orbit]

EME 451/3 Computational Fluid Dynamics Pengkomputeran Dinamik Bendalir

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA. CCS513 Computer Vision and Image Analysis [Penglihatan Komputer dan Analisis Imej]

REG 363 Site Investigation (Kajian Tapak)

ESA 367/2 Flight Stability & Control I Kestabilan & Kawalan Penerbangan I

IWK 302 WOOD ENGINEERING [KEJURUTERAAN KAYU]

MAT 100 Foundation Mathematics [Asas Matematik]

EAS151 Statics and Dynamics [Statik dan Dinamik]

EEE 453 CONTROL SYSTEM DESIGN

EMH 211 Thermodynamics [Termodinamik]

ESA 368/3 High Speed Aerodynamics Aerodinamik Berkelajuan Tinggi

MGM 531 Euclidean Geometry [Geometri Euklidan]

JEE PEMPROSESAN ISYARAT DIGIT

-1- UNIVERSITI SAINS MALAYSIA. Second Semester Examination Academic Session 2009/2010. April/May 2010

MSG Engineering Computation II [Pengiraan Kejuruteraan II]

EEE TEORI LITAR II

MGM551 - Operations Research [ Penyelidikan Operasi]

IWK 302 Wood Engineering [Kejuruteraan Kayu]

EMH 211 Thermodynamics [Termodinamik]

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA. Supplementary Semester Examination Academic Session 2004/2005. May IUK 291E - Mathematic I1 [Matematik II]

ESA461/2 Flight Stability and Control II [Kawalan dan Kestabilan Pesawat II]

ESA 322/3 Dinamik Struktur

ESA 382/3 Spacecraft Subsystem Design Rekabentuk Subsistem Kapal Angkasa

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA

EMM 213 Strength of Materials [Kekuatan Bahan]

(Kertas soalan ini mengandungi 4 soalan dalam 6 halaman yang dicetak) (This question paper consists of 4 questions on 6 printed pages)

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA. CCS511 Evolutionary Computing [Perkomputeran Berevolusi]

IUK 191E - Mathematic I [Matematik I]

EE602 : CIRCUIT ANALYSIS

(Kertas soalan ini mengandungi 11 soalan dalam 6 halaman yang dicetak) (This question paper consists of 11 questions on 6 printed pages)

ZCT 104E/3 - Fizik IV (Fizik Moden)

ESA 254/3 Isyarat dan Sistem Elektronik Berdigit Signal and Electronics Digital System

IWK 302 WOOD ENGINEERING [KEJURUTERAAN KAYU]

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA

EEE 223 TEORI ELEKTROMAGNET

EAA211 Engineering Mathematics for Civil Engineers [Matematik Kejuruteraan untuk Jurutera Awam]

(Kertas soalan ini mengandungi 11 soalan dalam 6 halaman yang dicetak) (This question paper consists of 11 questions on 6 printed pages)

EAS 254E/3 Structural Analysis (Analisis Struktur)

EMH 451/3 Numerical Methods For Engineers Kaedah Berangka Untuk Jurutera

EAS 253E/3 Theory of Structures EAS 253E/3 Teori Struktur

EAS152 Strength of Materials

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA

IEK 212 PROCESS HEAT TRANSFER [PEMINDAHAN HABA PROSES]

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA. CCS511 Evolutionary Computing [Perkomputeran Berevolusi]

Agiban markah bagi soalan diberikan di sut seb,!lah kanan sooan berkenaan.

INSTRUCTION: This section consists of FOUR (4) structured questions. Answer TWO (2) questions. only.

MGM 502 Number Theory [Teori Nombor]

MAT Calculus [Kalkulus]

MULTIMEDIA COLLEGE JALAN GURNEY KIRI KUALA LUMPUR

IEK 108 PROCESS FLUID MECHANICS [MEKANIK BENDALIR PROSES]

SCES2242/ SCES2434 : KIMIA POLIMER/ KIMIA POLIMER I POLYMER CHEMISTRY/ POLYMER CHEMISTRY I

JEE TEORI ELEKTROMAGNET

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA. CPT443 Automata Theory & Formal Languages [Teori Automata & Bahasa Formal]

EAS 253E/3 Theory of Structures EAS 253E/3 Teori Struktur

IUK 107 CHEMISTRY FOR TECHNOLOGIST [KIMIA UNTUK TEKNOLOGIS]

Transcription:

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA Peperiksaan Semester Kedua Sidang Akademik 2010/2011 April/Mei 2011 EEE 354 SISTEM KAWALAN DIGIT Masa : 3 Jam Sila pastikan bahawa kertas peperiksaan ini mengandungi SEPULUH muka surat beserta Lampiran DUA muka surat bercetak sebelum anda memulakan peperiksaan ini. Kertas soalan ini mengandungi ENAM soalan. Jawab LIMA soalan. Mulakan jawapan anda untuk setiap soalan pada muka surat yang baru. Agihan markah bagi setiap soalan diberikan di sudut sebelah kanan soalan berkenaan. Jawab semua soalan dalam Bahasa Malaysia atau Bahasa Inggeris atau kombinasi kedua-duanya. [Sekiranya terdapat sebarang percanggahan pada soalan peperiksaan, versi Bahasa Inggeris hendaklah diguna pakai]. In the event of any discrepancies, the English version shall be used. 2/-

- 2 - [EEE 354] 1. (a) Suatu sistem kawalan gelung terbuka boleh diwakili oleh gambarajah berikut: An open-loop control system can be represented by the following diagram: U(s) Y(s) T=1s ZOH G(s) Rajah 1 Figure 1 Diberi Given 1 G ( s) 2 s ( s 1) Tentukan rangkap pindah dedenyut kepada sistem tersebut dalam domain z Y(z)/U(z) untuk T=1s. Determine the pulse transfer function of the system in z-domain Y(z)/U(z) for T=1s. Tentukan sambutan sistem tersebut pada kala pensampelan bagi masukan unit langkah: Determine the system response at the sampling interval for unit step input: 3/-

- 3 - [EEE 354] Suatu sistem kawalan gelung tertutup boleh diwakili oleh gambarajah berikut; r(t) adalah masukan rujukan, w(t) adalah gangguan. Untuk r(t) = 0: Consider the block diagram of a digital control system in the following figure; r(t) stands for reference input, w(t) for disturbance. For r(t) = 0: Rajah 2 Figure 2 Tunjukkan gambarajah blok terturun untuk sistem kawalan tersebut. Show the reduced block diagram for the control system. (30 markah/marks) Tentukan jelmaan z bagi keluaran sistem Y(z) tersebut. Obtain the z-transform of the system output Y(z). (30 markah/marks) 4/-

- 4 - [EEE 354] 2. (a) Rajah 3 di bawah menunjukkan suatu sistem kawalan gelung terbuka diskret. Consider an open-loop discrete-time system in the Figure 3 below. Rajah 3 Figure 3 Tentukan rangkap pindah G(z) untuk sistem di atas dengan mengandaikan bahawa pensampel berfungsi secara segerak pada jeda T saat. Determine the transfer function G(z) of this system assuming that the samplers operate synchronously at intervals of T sec. (30 markah/marks) Tentukan sambutan unit langkah sistem tersebut. Find the unit step response of the system. (30 markah/marks) 5/-

- 5 - [EEE 354] Rajah 4 di bawah menunjukkan suatu model loji yang didorong oleh penukar D/A. Terbitkan rangkap pindah model tersebut berhubung r(kt) dan y(kt) pada T = 0.4 saat. Figure 4 shows the model of a plant driven by a D/A converter. Derive the transfer function model relating r(kt) and y(kt) at T = 0.4 sec. r kt D/A 10 s s 2 y t Rajah 4 Figure 4 (40 markah/marks) 3. (a) Diberi Given 1, e( k) x( k) 3x( k 1) 2x( k 2) 0, k 0,1 other Selesaikan persamaan bezaan di atas untuk x(k) menggunakan: Solve the above given difference equation for x(k) using: Jelmaan z dan samada pengembangan pecahan separa atau formula penyongsangan (baki). Cari nilai x(0), x(1), dan x(2). The z-transform and either partial-fraction expansion or the inversion formula (residues). Find the values of x(0), x(1), and x(2). Kaedah siri kuasa untuk mendapatkan nilai x(0), x(1), dan x(2). The power series method to find x(0), x(1), and x(2). 6/-

- 6 - [EEE 354] Diberi Given E ( s) 20 2 s s 5 tentukan E(z) dengan menggunakan teknik berbaki. Find the z-transform E(z) using the residue method. (15 markah/marks) (c) Rajah 5 menunjukkan gambarajah blok untuk suatu sistem kawalan digital yang dikawal oleh komputer. Figure 5 represents the block diagram for a digital control system which is controlled by a computer. R(s) + - E(s) A/D E*(s) Digital Controller D(z) D/A G p (s) Y(s) Sensor H(s) Rajah 5 Figure 5 Lukiskan graf aliran isyarat bagi sistem tersebut dan labelkan sepenuhnya. Draw SFG (Signal Flow Graph) for the system and label it completely. Dapatkan rangkap pindah sistem tersebut dalam sebutan Y(z)/R(z). Anda perlu menunjukkan jalan penyelesaian anda iaitu bermula daripada graf aliran isyarat. Obtain the system transfer function in Y(z)/R(z). You are required to show all steps, starting from SFG. (35 markah/marks) 7/-

- 7 - [EEE 354] 4. Struktur suatu sistem kawalan dipermudahkan oleh gambarajah blok berikut. A control system structure is simplified by block diagram below. X(s) _ T D(z) ZOH Gp(s) Y(s) H(s) Rajah 6 Figure 6 Pengawal bagi sistem ditetapkan kepada D(z) = K dan H(s) = 1. Fungsi pindah logi sistem tersebut adalah: The controller for the system is set to D(z) = K and H(s) = 1. The plant transfer function of the system is: G p s 1 s( s 1) (a) Tentukan fungsi pindah gelung terbuka dan tertutup sistem tersebut sekiranya K = 1 dan T = 1s. Determine the open loop and closed loop transfer function of the system if K = 1 and T = 1s. 8/-

- 8 - [EEE 354] Berdasarkan persamaan ciri sistem gelung tertutup yang diperolehi dari (a), tentukan: Based on the characteristic equation of the closed loop system obtained in (a), determine the: Faktor lemati. Damping factor. Frekuensi tabii. Natural frequency. (iii) Pemalar masa sistem tersebut. Time constant of the system. (c) Kirakan ralat keadaan mantap sistem tersebut untuk masukan berikut: Calculate the steady state error of the system for the following inputs: Unit langkah. Unit step. Unit rampa. Unit ramp. (iii) Unit parabola. Unit parabolic. 9/-

- 9 - [EEE 354] (d) Ulangi (c) jika D(z) dipilih sebagai pengawal PI iaitu, Repeat (c) if D(z) is selected to be PI controller that is, 0.1z D ( z) z 1 5. Pertimbangkan sistem dalam Soalan 4. Biarkan T=1s dan sambutan frekuensi loji ditunjukkan dalam Jadual 1. Consider the system in Question 4. Let T=1s and the plant frequency response of the system is shown in Table 1. (a) Cari K supaya untung fasa sistem adalah 45 darjah. Find K such that the system phase margin is 45 degrees. Biarkan K=1. Sekiranya sistem ini stabil, carikan untung fasa dan untung jidar. Let K=1. If the system is stable, find the phase margin and gain margin. (c) Rekabentuk compensator fasa duluan unit untung yang akan menghasilkan jidar fasa 45 darjah. Design a unity dc-gain phase-lead compensator that yields a phase margin of approximately 45 degrees. (d) Rekabentuk pengawal PI untuk menghasilkan jidar fasa 45 darjah. Design a PI controller to produce a phase margin of 45 degrees. (100 markah/marks) 10/-

- 10 - [EEE 354] 6. Pertimbangkan sistem dalam Soalan 4. Biarkan T=0.05s dan G p (s) = 1 Consider the system in Question 4. Let T=0.05s and G p (s) = 1 s(s+1) s(s+1) (a) (c) Carikan persamaan ciri sistem tersebut. Find the characteristic equation of the system. Gunakan kriteria Routh-Hurwitz untuk menentukan julat K supaya sistem tersebut kekal stabil. Use the Routh-Hurwitz criterion to determine range of K such that the system remains stable. Semak jawapan anda dalam menggunakan ujian kestabilan Jury. Check your answer in using Jury s stability test. (d) Tentukan lokasi punca-punca persamaan ciri dalam satah z bagi nilai K>0 di mana sistem berkestabilan jidar. Determine the location of roots of the characteristic equation in the z plane for the value of K>0 for which the system is marginally stable. Jadual 1 Sambutan Frekuensi Table 1 Frequency Response (100 markah/marks) ooooooooo