1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 53/(s² + 4s + 53) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 53/(s² + 4s + 53)
tp = s
2.ステップ応答むずかしい
質量 m = 0.5 kg のおもりが、ばね定数 k = 1000 N/m のばねと粘性ダンパ c = 7 N·s/m にぶら下がっている(m·x″ + c·x′ + k·x = F)。平衡状態で静止しているところに、一定の力 F = 25 N を突然加える。 変位が最大になる時刻 tp を求めよ。
m = 0.5 kgk = 1000 N/mc = 7 N·s/mF = 25 N
tp = s
3.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ローパスフィルタ は R = 2.2 kΩ, C = 2.2 nF です。160 kHz の正弦波入力が加えられます。 vin に対する vout の位相のずれ φ を度で求めよ。
R = 2.2 kΩC = 2.2 nFf = 160 kHz
φ = °
4.ボード線図と余裕むずかしい
ユニティフィードバック系の開ループ伝達関数は L(s) = 272/(s(s + 4)(s + 8)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 272/(s(s + 4)(s + 8))
ω180 = rad/s
5.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
単位フィードバックのループで L(s) = K(s + 8)/(s(s + 2)(s + 4))、K > 0 です。閉ループが安定となる最大のゲイン Kmax を求めなさい。
L(s) = K(s + 8)/(s(s + 2)(s + 4))
Kmax =
6.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡むずかしい
L(s) = K/((s + 5)(s² + 6s + 25)) について、上半平面にある複素極からの根軌跡の出発角 θd を、正の実軸から測って求めなさい。
L(s) = K/((s + 5)(s² + 6s + 25))
θd = °
7.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 5 + 1t(ステップとランプの和)が、G(s) = 4/(s(s + 2)(s + 4)) の単位フィードバックのループに加えられます。定常偏差 ess を求めなさい。
G(s) = 4/(s(s + 2)(s + 4))r(t) = 5 + 1t
ess =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 40 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/(s(s + 6)) を制御しています。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 4/(s(s + 6))K = 40
%OS = %
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 14/(s + 4) を、センサのゲインが H = 0.5 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 5 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 14/(s + 4)H = 0.5R = 5
css =
10.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 9 が、プラント G(s) = 2/(s + 6) を単位負帰還ループで駆動する。外乱 D はプラントの入力に加わる(コントローラの出力に加算される)。 大きさ 5 の基準ステップと大きさ 5 の外乱ステップを同時に加える。定常出力 css を求めよ。
K = 9G(s) = 2/(s + 6)D = 5R = 5
css =