1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 59/(s² + 4s + 59) 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) = 59/(s² + 4s + 59)
ts = 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 = 800 N/m のばねと粘性ダンパ c = 6 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 = 0.5 kgk = 800 N/mc = 6 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) = 28(s + 14)/(s(s + 2)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 28(s + 14)/(s(s + 2))ω = 20 rad/s
∠G(jω) = °
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) = 7/(s(s + 5)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 7/(s(s + 5))
ωc = rad/s
5.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
制御対象 G(s) = (s + 5)/((s − 2)(s + 5)) は s = 2 に不安定な極をもちます。比例ゲイン K で、その周りに単位フィードバックのループを組みます。閉ループが安定になる最小のゲイン Kmin を求めなさい。
G(s) = (s + 5)/((s − 2)(s + 5))
Kmin =
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)) の根軌跡を示します。2 つの閉ループ極が実軸上で一致する分岐点 sb でのゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/((s + 2)(s + 4))
K =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 3t が、G(s) = 50(s + 2)/(s(s + 2)(s + 10)) 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 + 2)/(s(s + 2)(s + 10))r(t) = 3t
ess =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 2 + 5/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/((s + 4)(s + 5)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 1t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 2 + 5/sG(s) = 4/((s + 4)(s + 5))r(t) = 1t
ess =
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 6/(s + 7) には、ゲイン H₁ = 0.5 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 = 19 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) = 6/(s + 7)H₁ = 0.5K = 19
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) = 7/(s + 7) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 10 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.2 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 7/(s + 7)D = 10css ≤ 0.2
K =