1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 39/(s² + s + 13) で、単位ステップ入力を受ける。 固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
G(s) = 39/(s² + s + 13)
ωn = rad/s
2.ステップ応答むずかしい
質量 m = 5 kg のおもりが、ばね定数 k = 400 N/m のばねと粘性ダンパ c = 18 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 = 5 kgk = 400 N/mc = 18 N·s/mF = 25 N
tp = s
3.ボード線図と余裕ふつう
ω = 15 rad/s における G(s) = 1280/((s + 4)(s + 16)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 1280/((s + 4)(s + 16))ω = 15 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) = 56/(s(s + 1)(s + 9)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 56/(s(s + 1)(s + 9))
ω180 = rad/s
5.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 1)(s + 4)) です。ゲインを上げていくと、閉ループが安定限界に達します。持続振動の周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 1)(s + 4))
ω = rad/s
6.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡むずかしい
単位フィードバックのループで L(s) = K(s + 10)/(s(s + 5)(s + 1)(s + 6)) です。根軌跡の漸近線が実軸と交わる点 σa を求めなさい。
L(s) = K(s + 10)/(s(s + 5)(s + 1)(s + 6))
σa =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 4·t²/2 が、G(s) = 10(s + 3)/(s²(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) = 10(s + 3)/(s²(s + 10))r(t) = 4·t²/2
ess =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 4 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/(s(s + 2)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.5 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 10/(s(s + 2))Kp = 4ζ = 0.5
Kd = s
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 22/(s + 5) を、センサのゲインが H = 0.25 の負帰還ループで制御する。 閉ループの時定数 τ を求めよ。
G(s) = 22/(s + 5)H = 0.25
τ = s
10.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 76/(s(s + 3)) を、センサのゲイン H = 0.5 の負帰還ループに入れる。閉ループの極は複素数である。 その実部 σ を求めよ。
G(s) = 76/(s(s + 3))H = 0.5
σ =