## GUJARAT TECHNOLOGICAL UNIVERSITY DIPLOMA IN ENGINEERING - SEMESTER - III EXAMINATION - WINTER 2025 Subject Code: DI03000181 Date: 04-12-2025 Subject Name: Control Instrumentation System Time: 10:30 AM TO 01:00 PM Total Marks: 70 Instructions: 1. Attempt all questions. 2. Make Suitable assumptions wherever necessary. 3. Figures to the right indicate full marks. 4. Use of simple calculators and non-programmable scientific calculators are permitted. 5. English version is authentic. 6. Nomenclature and Abbreviation are as per standard Text book . 7. In Gujarati transliteration , colloquial words are used for technical terms . 8. ( ક ) આપેલા પદોને GLYPH<c=31,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati> યા!યાિયત કરો (1) કં ટ GLYPH<c=15,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>ો,ડ વેરીએબલ (2) મેિન.યુલેટેડ વેરીએબલ (3) કં ટ GLYPH<c=15,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>ોલર . અહ0 વાહન ચલાવવા માટે ની સGLYPH<c=18,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>ટમ નો 2લોક ડાયા3ામ દશા&વેલ છે. તેના પરથી આપેલ સGLYPH<c=18,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>ટમ માટે કં ટ GLYPH<c=15,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>ો,ડ વેરીએબલ , ફીડબેક એિલમેGLYPH<c=28,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>ટ , કં ટ GLYPH<c=15,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>ોલર અને મેિન.યુલેટેડ વેરીએબલ ઓળખી ને દશા&વો ૦૭ | Q.1 | (a) | Compare open loop and closed loop control system. | Marks 03 | |-------|-------|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|------------| | | ( અ ) | ઓપન લૂપ અને GLYPHલોઝડ લૂપ કં ટ GLYPHોલ સGLYPHટમ ની સરખામણી કરો | ૦૩ | | | (b) | Define Transfer function. Also state its major advantages and limitations. | 04 | | | ( બ ) | ટGLYPH ાGLYPHસફર ફં GLYPHશન ની GLYPH યા!યા લખો. તેના મુ!ય ફાયદાઓ અને મયા&દાઓ જણાવો | ૦૪ | | | (c) | Define the following terms (1) Controlled variable (2) Manipulated variable (3) Controller. For the given vehicle driving system block diagram- identify the Controlled variable, feedback element, controller and Manipulated variable. | 07 | - (c) Identify whether given systems are open loop or closed loop with proper justification (1)Electric Hand drier system generally available at public places - (2) Traffic light system at various crossroads of city in Gujarat - (3) Home air conditioning system. - ( ક ) અહ0 આપેલ સGLYPH<c=18,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>ટમ ઓપન લૂપ છે કે GLYPH<c=8,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>લો8ડ લૂપ ? યો9ય તા:કક કારણો સાથે જવાબ આપો. (1) સામાGLYPH<c=28,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>ય રીતે ;હેર જ9યા પર મૂકવામાં આવતી હે GLYPH<c=28,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>ડ ડGLYPH<c=15,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>ાયર સGLYPH<c=18,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>ટમ (2) ગુજરાત ના શહેરો માં સામાGLYPH<c=28,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>ય રીતે ચાર રGLYPH<c=18,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>તા પર મૂકવા માં આવતી ટGLYPH<c=15,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>ાિફક લાઈટ સGLYPH<c=18,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>ટમ (3) ઘરો માં વપરાતી એર કિGLYPH<c=28,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>ડશ?નગ સGLYPH<c=18,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>ટમ - Q.2 (a) Derive Transfer function for simple mass-spring- damper (mechanical translational) system - ( અ ) સાદી માસ -?GLYPH<c=18,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>@ગ -ડે Aપર ધરાવતી ( ￵મકેિનકેલ ટGLYPH<c=15,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati> ાGLYPH<c=28,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>સલેશનલ ) સGLYPH<c=18,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>ટમ માટે ટGLYPH<c=15,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati> ાGLYPH<c=28,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>સફર ફં GLYPH<c=8,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>શન તારવો. - (b) Write block diagram reduction rules ( any four) - ( બ ) 2લોક ડાયા3ામ DરડGLYPH<c=8,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>શન માટે ના િનયમો લખો. ( કોઈ પણ ચાર ) - (c) Derive transfer function using Mason's gain formula for given signal flow graph. - ( ક ) આપેલ સEલ Fલો 3ાફ માટે માસન ની ગેઇન ફોAયુ&લા નો ઉપયોગ કરી ટGLYPH<c=15,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati> ાGLYPH<c=28,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>સસફર ફં GLYPH<c=8,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>શન મેળવો . OR - (a) Identify 'Poles' and 'Zeros' from the given transfer function.Also indicate type of the system. 07 ૦૭ 03 ૦૩ 04 ૦૪ 07 ૦૭ 03 - ( અ ) આપેલ ટGLYPH<c=15,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati> ાGLYPH<c=28,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>સફર ફં GLYPH<c=8,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>શન પરથી સGLYPH<c=18,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>ટમ ના ' પો,સ ' (poles ) અને ' ઝીરોઝ ' (zeros ) શોધો . સGLYPH<c=18,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>ટમ ની ટાઇપ (type ) પણ દશા&વો . - (b) Explain Mason's gain formula for deriving T.F. using signal flow graph method. - ( બ ) સEલ Fલો 3ાફ પર થી ટGLYPH<c=15,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati> ાGLYPH<c=28,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>સફર ફં GLYPH<c=8,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>શન શોધવા માટે ની માસન ની ગેઈન ફોAયુ&લા (Mason's gain formula) સમ;વો - (c) Reduce the given block diagram and find the transfer function. - ( ક ) અહ0 આપેલ 2લોક ડાયા3ામ નું િનયમો @માણે DરડGLYPH<c=8,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>શન કરીને , ટGLYPH<c=15,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati> ાGLYPH<c=28,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>સફર ફં GLYPH<c=8,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>શન મેળવો . - Q.3 (a) Find order and type of the system having transfer function given below. - ( અ ) અહ0 આપેલા ટGLYPH<c=15,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati> ાGLYPH<c=28,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>સફર ફં GLYPH<c=8,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>શન વાળી સGLYPH<c=18,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>ટમ ની ટાઇપ (type) અને તેનો ઓડ&ર (order ) શોધો ૦૩ . - . 04 - (b) Derive equation for static Position Error Constant, K P - ( બ ) GLYPH<c=18,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>ટેDટક પોિઝશન એરર કોGLYPH<c=28,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>GLYPH<c=18,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>ટGLYPH<c=28,font=/QOCAAA+Lohit-Gujarati>ટ K P માટેનું સૂI તારવો. ૦૪ ૦૩ 04 ૦૪ 07 ૦૭ 03 Q.4 & & | (c) | Draw time response of 2nd order system with unit step input. Define following terms: (i) Rise time t r (ii) Delay time t d (iii) Peak time t p (iv) Peak overshoot / Maximum overshoot M p (v) Settling time t s | 07 | |-------|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|------| | ( ક ) | સેકGLYPHડ ઓડ&ર સGLYPHટમ ને યુિનટ GLYPHટેપ ઇનપુટ આપતા મળતો ટાઈમ DરGLYPHપોGLYPHસ દોરો અને નીચે આપેલા પદો ની GLYPH યા!યા આપો. (1) રાઇઝ ટાઈમ t r (2) ડીલે ટાઈમ t d (3) ￵પક ટાઈમ t p (4) ￵પક ઓવર શૂટ / મેિGLYPHસમમ ઓવર શૂટ M p (5) સેટ?લગ ટાઈમ t s | ૦૭ | | OR | OR | OR | | (a) | List and Draw standard test signals. | 03 | | ( અ ) | GLYPHટાGLYPHડડ ટે GLYPHટ સEલો ની યાદી લખો અને તે દોરો. | ૦૩ | | (b) | Derive and draw time response of first order system for unit step input | 04 | | ( બ ) | ફGLYPHટ ઓડ&ર સGLYPHટમને યુિનટ GLYPHટેપ ઇનપુટ આપતા મળતો DરGLYPHપોGLYPHસ તારવો અને દોરો. | ૦૪ | | (c) | Derive error constants and errors for type 1 system for unit step, ramp and parabolic input (K P ,K V ,K a and related e ss ). | 07 | | ( ક ) | ટાઈપ -1 સGLYPHટમ ને યુિનટ GLYPHટેપ , રે Aપ અને પેરાબોિલક ઇનપુટ આપતા મળતી એરર અને એરર કોGLYPHGLYPHટGLYPHટ તારવો. ( K p ,K v ,K a અને સંબંિધત e ss ). | ૦૭ | | (a) | Write necessary conditions for stability. | 03 | | ( અ ) | GLYPHટે�બિલટી માટેની જKરી શરતો લખો. | ૦૩ | | (b) | Find the angle of asymptotes for given open loop transfer function G(s) H(s). (Root locus only up to this step.) | 04 | | ( બ ) | આપેલા ઓપન લૂપ ટGLYPH ાGLYPHસફર ફં GLYPHશન G(S)H(S) માટે એGLYPHગલ ઓફ એસAપટોટસ શોધો . ( Lટ લોકસ આ GLYPHટેપ સુધી જ કરવું. ) | ૦૪ | | (c) | By plotting various root locations and its related standard response, prove that system's stability depends on location of roots. | 07 | | ( ક ) | જુ દા જુ દા Lટ લોકેશGLYPHસ અને તેને સંબંિધત સGLYPHટમ ના @માિણત DરGLYPHપોGLYPHસ ના 3ાફ દોરીને સા�બત કરો કે સGLYPHટમ ની GLYPHટે�બિલટી તેના KMસ ના GLYPHથાન પર આધાDરત છે. | ૦૭ | | OR | OR | OR | | (a) | Explain the concept of root locus in brief. | 03 | | ( અ ) | Lટ લોકસ ની િવભાવના ટૂં કમાં સમ;વો. | ૦૩ | | (b) | Using Routh's criterion comment on stability of the system having characteristic equation given below. | 04 | | ( બ ) Kથ OાઈટેDરયા ના ઉપયોગ થી GLYPHટે�બિલટી નPી કરો. | અહ0 આપેલ કે રે GLYPHટDરિGLYPHટક સમીકરણ વાળી સGLYPHટમની | ૦૪ | |--------------------------------------------------------------------------------|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|------| | (c) | Write the procedural steps in detail, to draw root locus. | 07 | | ( ક ) | Lટ લોકસ દોરવા માટેની પQ￵તના પગRથયાં િવગતવાર લખો. | ૦૭ | | (a) | Derive Transfer function for simple R-L-C series circuit. | 03 | | ( અ ) | સાદી R -L -C સીરીઝ સ:કટ માટેનું ટGLYPH ાGLYPHસફર ફં GLYPHશન તારવો . | ૦૩ | | (b) | Explain Gain Margin and Phase Margin. | 04 | | ( બ ) | ગેઇન મા:જન અને ફે ઝ મા:જન સમ;વો. | ૦૪ | | (c) | Write procedural steps for drawing bode plots. | 07 | | ( ક ) | બોડે .લોટ દોરવા ની પQ￵તના પગRથયાં લખો. | ૦૭ | | | OR | | | (a) | Write Force-voltage Analogy. | 03 | | ( અ ) | ફોસ& - વો,ટેજ સમKપતા ( એનાલોS ) લખો. | ૦૩ | | (b) | Define the given frequency domain specifications | 04 | | ( બ ) | (i) Band width (ii) Cut-off frequency (iii) Resonant peak (iv) Resonant frequency આપેલ TીGLYPHવGLYPHસી ડૉમેઇન પDરમાણો ની GLYPH યા!યા લખો. (1) બેGLYPHડ િવVથ (2) કટ ઑફ TીGLYPHવGLYPHસી (3) રે ઝોનGLYPHટ ￵પક (4) રે ઝોનGLYPHટ TીGLYPHવGLYPHસી | ૦૪ | | (c) | Write short note on Bode Plots. | 07 | | ( ક ) | | ૦૭ | બોડે .લોટ િવશે ટૂં કનXધ લખો.