1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 75/(s² + 9s + 75) 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) = 75/(s² + 9s + 75)
tp = s
2.ステップ応答むずかしい
質量 m = 8 kg のおもりが、ばね定数 k = 500 N/m のばねと粘性ダンパ c = 38 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 = 50 N を突然加える。 減衰比 ζ を求めよ。
m = 8 kgk = 500 N/mc = 38 N·s/mF = 50 N
ζ =
3.ボード線図と余裕ふつう
ω = 20 rad/s における G(s) = 200/((s + 4)(s + 10)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 200/((s + 4)(s + 10))ω = 20 rad/s
|G(jω)| = dB
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) = 6/(s(s + 1)(s + 3)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 6/(s(s + 1)(s + 3))
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 + 1)(s + 2)(s + 3))、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 + 1)(s + 2)(s + 3))
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(s + 3)(s + 5)) の根軌跡は、s = 0 と s = −3 の間で実軸から離れます。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 5))
sb =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 4)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 2t に定常偏差 0.05 で追従しなければなりません。ゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/(s(s + 4))r(t) = 2tess = 0.05
K =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 16 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/(s(s + 4)) 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) = 10/(s(s + 4))K = 16
%OS = %
9.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 2(s + 2)/((s + 1)(s + 3)) である。基準入力に大きさ 2 のステップを加える。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 2(s + 2)/((s + 1)(s + 3))R = 2
ess =
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) = 9/(s + 1) 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)。 R = 0 のとき、大きさ 2 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 9G(s) = 9/(s + 1)D = 2R = 0
css =