1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 76/(s² + 12s + 76) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 76/(s² + 12s + 76)
%OS = %
2.ステップ応答むずかしい
質量 m = 2 kg のおもりが、ばね定数 k = 400 N/m のばねと粘性ダンパ c = 8 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 = 20 N を突然加える。 最大変位 xmax を mm で求めよ。
m = 2 kgk = 400 N/mc = 8 N·s/mF = 20 N
xmax = mm
3.ボード線図と余裕ふつう
ω = 1 rad/s における G(s) = 84/((s + 3)(s + 14)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 84/((s + 3)(s + 14))ω = 1 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) = K/(s(s + 8)(s + 9)) である。 ゲイン余裕が 20 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 8)(s + 9))GM = 20 dB
K =
5.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは負帰還で、L(s) = 1500/(s(s + 5)(s + 10)) です。右半平面にある閉ループ極の個数 N はいくつですか。
L(s) = 1500/(s(s + 5)(s + 10))
N =
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 + 3)(s + 4)) の根軌跡を描きました。軌跡が虚軸と交わる周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/((s + 2)(s + 3)(s + 4))
ω = rad/s
7.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 2t が、G(s) = 50(s + 4)/(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) = 50(s + 4)/(s(s + 1))r(t) = 2t
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) = 4/(s(s + 4)) 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) = 4/(s(s + 4))K = 10
ts = s
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 37/(s + 4) を、センサのゲインが H = 2 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 12 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 37/(s + 4)H = 2R = 12
css =
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) = 5/(s + 8) 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 0.0625 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 5/(s + 8)D = 10css ≤ 0.0625
K =