1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 204/(s² + 5s + 68) で、単位ステップ入力を受ける。 減衰比 ζ を求めよ。
G(s) = 204/(s² + 5s + 68)
ζ =
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 = 400 N/m のばねと粘性ダンパ c = 14 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 = 100 N を突然加える。 減衰比 ζ を求めよ。
m = 0.5 kgk = 400 N/mc = 14 N·s/mF = 100 N
ζ =
3.ボード線図と余裕ふつう
ω = 3 rad/s における G(s) = 41(s + 15)/(s(s + 5)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 41(s + 15)/(s(s + 5))ω = 3 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) = 290/(s(s + 10)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 290/(s(s + 10))
ωc = 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 + 4)(s + 5)) 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 + 4)(s + 5))
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 + 8)(s + 6)(s + 5)(s + 4)) 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 + 8)(s + 6)(s + 5)(s + 4))
σa =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 5·t²/2 が、G(s) = 2(s + 2)/(s²(s + 5)) 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) = 2(s + 2)/(s²(s + 5))r(t) = 5·t²/2
ess =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 10 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/(s(s + 10)) を制御しています。 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) = 10/(s(s + 10))K = 10
ts = s
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 7/(s + 8) には、ゲイン H₁ = 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 = 15 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) = 7/(s + 8)H₁ = 5K = 15
p =
10.ブロック線図むずかしい
G₁ = 4/(s + 3)、G₂ = 1/(s + 7)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 0.5、外側の負帰還 H₂ = 0.2 のブロック線図を簡単にせよ。C(s)/R(s) の直流ゲイン T(0) を求めよ。
G₁ = 4/(s + 3)G₂ = 1/(s + 7)H₁ = 0.5H₂ = 0.2
T(0) =