1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 40/(s² + 8s + 40) で、単位ステップ入力を受ける。 固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
G(s) = 40/(s² + 8s + 40)
ωn = rad/s
2.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 210/(s(s + 20)) である。ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、閉ループのステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 210/(s(s + 20))
ts = s
3.ボード線図と余裕ふつう
図の RL ハイパスフィルタ は R = 100 Ω, L = 100 mH です。320 Hz 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 = 100 ΩL = 100 mHf = 320 Hz
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) = 20.8/(s(s + 8)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 20.8/(s(s + 8))
ωc = rad/s
5.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは負帰還で、L(s) = 240/(s(s + 2)(s + 8)) 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) = 240/(s(s + 2)(s + 8))
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(s + 4)) の根軌跡を示します。閉ループ極の減衰比が ζ = 0.6 となるゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 4))ζ = 0.6
K =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 10)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 5t に定常偏差 0.1 で追従しなければなりません。ゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/(s(s + 10))r(t) = 5tess = 0.1
K =
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) = 5/(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) = 5/(s + 4)ωₙ = 5 rad/sζ = 0.8
Kp =
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 40/(s + 4) を、センサのゲインが H = 0.25 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 1 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 40/(s + 4)H = 0.25R = 1
css =
10.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 11 が、プラント G(s) = 7/(s + 7) を単位負帰還ループで駆動する。外乱 D はプラントの入力に加わる(コントローラの出力に加算される)。 大きさ 1 の基準ステップと大きさ 0.5 の外乱ステップを同時に加える。定常出力 css を求めよ。
K = 11G(s) = 7/(s + 7)D = 0.5R = 1
css =