1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 34/(s² + 6s + 17) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 34/(s² + 6s + 17)
tp = s
2.ステップ応答むずかしい
質量 m = 8 kg のおもりが、ばね定数 k = 800 N/m のばねと粘性ダンパ c = 64 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 = 8 kgk = 800 N/mc = 64 N·s/mF = 20 N
xmax = mm
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 = 3.3 kΩ, C = 4.7 nF です。21 kHz の正弦波入力が加えられます。 ゲイン |H| = |vout/vin| を dB で求めよ。
R = 3.3 kΩC = 4.7 nFf = 21 kHz
|H| = 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) = 300/(s(s + 20)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 300/(s(s + 20))
PM = °
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 + 4)(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 + 4)(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 + 6)(s + 12)) 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 + 6)(s + 12))
K =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
単位フィードバックのループで G(s) = K/((s + 2)(s + 5)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 4 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 2)(s + 5))ess = 4 %
K =
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) = 5/(s(s + 4)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.707 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 5/(s(s + 4))Kp = 4ζ = 0.707
Kd = s
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 5/(s + 8) 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 = 20 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの直流ゲイン T(0) を求めよ。
G(s) = 5/(s + 8)H₁ = 2K = 20
T(0) =
10.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 76/(s(s + 10)) を、センサのゲイン H = 2 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 + 10))H = 2
σ =