1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 30/(s² + 5s + 15) 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) = 30/(s² + 5s + 15)
ts = s
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 = 800 N/m のばねと粘性ダンパ c = 6 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 = 10 N を突然加える。 減衰比 ζ を求めよ。
m = 0.5 kgk = 800 N/mc = 6 N·s/mF = 10 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 = 2.2 kΩ, C = 10 nF です。22 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 = 2.2 kΩC = 10 nFf = 22 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) = K/(s(s + 4)(s + 9)) である。 ゲイン余裕が 3 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 9))GM = 3 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 K = 6、L(s) = K/(s(s + 2)(s + 4)) 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 + 4))K = 6
m =
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(s + 6)(s + 8)(s + 2)) 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(s + 6)(s + 8)(s + 2))
σa =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 5/(10s + 1) を、比例ゲイン K = 10 で単位フィードバックのループにより制御します。ステップ入力に対する定常偏差 ess を、ステップの大きさに対する百分率で求めなさい。
G(s) = 5/(10s + 1)K = 10
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 = 0.8 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 2/(s + 4)ωₙ = 5 rad/sζ = 0.8
Kp =
9.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 4(s + 1)/((s + 3)(s + 9)) である。基準入力に大きさ 2 のステップを加える。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 4(s + 1)/((s + 3)(s + 9))R = 2
ess =
10.ブロック線図むずかしい
G₁ = 20/(s + 4)、G₂ = 10/(s + 6)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 1、外側の負帰還 H₂ = 0.1 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 = 20/(s + 4)G₂ = 10/(s + 6)H₁ = 1H₂ = 0.1
T(0) =