1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 196/(s² + 13s + 98) 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) = 196/(s² + 13s + 98)
ts = s
2.ステップ応答むずかしい
R = 37 Ω、L = 10 mH、C = 4.7 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 10 V のステップを加える。コンデンサは充電されておらず、ステップの前には電流は流れていない。 減衰のない固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
R = 37 ΩL = 10 mHC = 4.7 µFV = 10 V
ωn = rad/s
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。17 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 = 17 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) = 368/(s(s + 5)(s + 8)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 368/(s(s + 5)(s + 8))
GM = dB
5.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
単位フィードバックのループで L(s) = K/((s + 1)(s + 2)(s + 6))、K > 0 です。閉ループが安定となる最大のゲイン Kmax を求めなさい。
L(s) = K/((s + 1)(s + 2)(s + 6))
Kmax =
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(s + 2)(s + 3)) の根軌跡は、s = 0 と s = −2 の間で実軸から離れます。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 2)(s + 3))
sb =
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) = 5(s + 3)/(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) = 5(s + 3)/(s²(s + 5))r(t) = 5·t²/2
ess =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = Kp + Ki/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s + 4) を制御しています。閉ループは ωₙ = 5 rad/s、ζ = 0.5 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 2/(s + 4)ωₙ = 5 rad/sζ = 0.5
Ki =
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 10/(s + 5) 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 = 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) = 10/(s + 5)H₁ = 2K = 15
p =
10.ブロック線図むずかしい
G₁ = 10/(s + 2)、G₂ = 4/(s + 7)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 2、外側の負帰還 H₂ = 0.25 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 = 10/(s + 2)G₂ = 4/(s + 7)H₁ = 2H₂ = 0.25
T(0) =