1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 267/(s² + 7s + 89) 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) = 267/(s² + 7s + 89)
ts = s
2.ステップ応答むずかしい
R = 179 Ω、L = 200 mH、C = 1 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。 コンデンサ電圧のピーク値 vC,max を求めよ。
R = 179 ΩL = 200 mHC = 1 µFV = 10 V
vC,max = V
3.ボード線図と余裕ふつう
図の直列 RLC バンドパスフィルタでは、出力は R = 10 Ω の両端でとり、L = 1 mH、C = 0.47 µF である。 Q 値 Q を求めよ。
R = 10 ΩL = 1 mHC = 0.47 µF
Q =
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 + 5)(s + 8)) である。 ゲイン余裕が 12 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 5)(s + 8))GM = 12 dB
K =
5.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 6)(s + 10)) 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(s + 6)(s + 10))
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(s + 1)) の根軌跡は、s = 0 と s = −1 の間で実軸から離れ、円を描いて零点の左側で再び実軸に戻ります。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K(s + 6)/(s(s + 1))
sb =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 0.5t が、G(s) = 5(s + 1)/(s(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 + 1)/(s(s + 5))r(t) = 0.5t
ess =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 5 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/(s(s + 3)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.9 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 4/(s(s + 3))Kp = 5ζ = 0.9
Kd = s
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/((s + 5)(s + 10)) を単位負帰還ループに入れる。閉ループが臨界減衰(等しい 2 つの実数極)になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/((s + 5)(s + 10))単位負帰還
K =
10.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 17 が、プラント G(s) = 2/(s + 10) 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)。 R = 0 のとき、大きさ 2 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 17G(s) = 2/(s + 10)D = 2R = 0
css =