1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 91/(s² + 10s + 91) で、単位ステップ入力を受ける。 ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、ステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 91/(s² + 10s + 91)
ts = 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 = 400 N/m のばねと粘性ダンパ c = 17 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 = 400 N/mc = 17 N·s/mF = 50 N
ζ =
3.ボード線図と余裕ふつう
ω = 3 rad/s における G(s) = 1040/((s + 13)(s + 20)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 1040/((s + 13)(s + 20))ω = 3 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) = 22.4/(s(s + 8)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 22.4/(s(s + 8))
PM = °
5.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは正帰還で、L(s) = 20/(s(s + 1)(s + 10)) です。右半平面にある閉ループ極の個数 N はいくつですか。
L(s) = 20/(s(s + 1)(s + 10))
N =
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 + 2)(s + 4)(s + 5)) の根軌跡を描きました。軌跡が虚軸と交わる周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/((s + 2)(s + 4)(s + 5))
ω = rad/s
7.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 4t が、G(s) = 50(s + 1)/(s(s + 2)) 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) = 50(s + 1)/(s(s + 2))r(t) = 4t
ess =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s(s + 4)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.707 にするゲイン K を求めなさい。
G(s) = 2/(s(s + 4))ζ = 0.707
K =
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 8/(s + 4) には、ゲイン H₁ = 2 の内側(マイナー)の負帰還ループがある。コントローラのゲイン K = 16 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの極 p を求めよ。
G(s) = 8/(s + 4)H₁ = 2K = 16
p =
10.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K が、プラント G(s) = 1/(s + 4) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 1 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.0125 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 1/(s + 4)D = 1css ≤ 0.0125
K =