1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 243/(s² + 5s + 81) 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) = 243/(s² + 5s + 81)
ts = 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 = 54 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。 減衰比 ζ を求めよ。
m = 5 kgk = 400 N/mc = 54 N·s/mF = 25 N
ζ =
3.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ハイパスフィルタ は R = 4.7 kΩ, C = 10 nF です。14 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 = 4.7 kΩC = 10 nFf = 14 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) = 114/(s(s + 2)(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) = 114/(s(s + 2)(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
図のループは K = 14、L(s) = K/(s(s + 2)(s + 5)) で動作しています。閉ループが不安定になるまでに、ゲインを何倍まで上げられますか。倍率 m を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 2)(s + 5))K = 14
m =
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)(s + 9)) 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 + 5)(s + 9))
K =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 10 + 3t(ステップとランプの和)が、G(s) = 10(s + 3)/(s(s + 1)) 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)/(s(s + 1))r(t) = 10 + 3t
ess =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 5 + 1/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/((s + 2)(s + 5)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 2t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 5 + 1/sG(s) = 10/((s + 2)(s + 5))r(t) = 2t
ess =
9.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 46/(s(s + 6)) である。基準入力はランプ r(t) = 2·t である。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 46/(s(s + 6))r(t) = 2·t
ess =
10.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 58/(s(s + 9)) を、センサのゲイン H = 1 の負帰還ループに入れる。閉ループの極は複素数である。 その虚部 ωd(正の値)を rad/s で求めよ。
G(s) = 58/(s(s + 9))H = 1
ωd = rad/s