題組內容
一、回授控制系統之狀態空間模型如下:(每小題 10 分,共 20 分) \[ \begin{bmatrix} \frac{dx_1(t)}{dt} \\ \frac{dx_2(t)}{dt} \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} -1 & 8 \\ -1 & 0 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} x_1(t) \\ x_2(t) \end{bmatrix} + \begin{bmatrix} 0 \\ 1 \end{bmatrix} u(t) \]\[ y(t) = \begin{bmatrix} 1 & 0 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} x_1(t) \\ x_2(t) \end{bmatrix} \] 其控制是透過以下狀態回授實現 \[ u(t) = - \begin{bmatrix} F_1 & F_2 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} x_1(t) \\ x_2(t) \end{bmatrix} + r(t) \] 其中 $F_1$ 和 $F_2$ 是實數常數,而參考輸入訊號為單位步階訊號 $r(t) = u_s(t)$ 。
(一) 決定 $F_1$ 和 $F_2$ 的值,使得最大超越量百分比 (percentage maximum overshoot) 為 4.325%,且自然無阻尼頻率 $\omega_n = 3$ rad/s 。