1. ステップ応答 ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 18/(s² + 2s + 36) 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) = 18/(s² + 2s + 36)
ts = s
2. ステップ応答 むずかしい
k = 200 N/m c = 17 N·s/m m = 1 kg F = 25 N x(t) 質量 m = 1 kg のおもりが、ばね定数 k = 200 N/m のばねと粘性ダンパ c = 17 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 = 25 N を突然加える。 変位のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
m = 1 kg k = 200 N/m c = 17 N·s/m F = 25 N
%OS = %
3. ボード線図と余裕 ふつう
vin R = 2.2 kΩ C = 22 nF vout
図の RC ローパスフィルタ は R = 2.2 kΩ, C = 22 nF です。660 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 = 2.2 kΩ C = 22 nF f = 660 Hz
φ = °
4. ボード線図と余裕 むずかしい
|H| (dB) 0.1 0.1 1 1 10 10 100 100 −80 −60 −40 −20 0 20 40 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −270 −180 −90 0 ω180 ユニティフィードバック系の開ループ伝達関数は L(s) = 68/(s(s + 6)(s + 8)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 68/(s(s + 6)(s + 8))
GM = dB
5. 安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡 ふつう
R(s) + K 1 s(s + 4)(s + 10) C(s) − 図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 4)(s + 10)) です。ゲインを上げていくと、閉ループが安定限界に達します。持続振動の周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 10))
ω = rad/s
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 + 6)) 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 + 6))
ω = rad/s
7. 定常偏差と PID 制御 ふつう
プロセス G(s) = 2/(5s + 1) を、比例ゲイン K = 5 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) = 2/(5s + 1) K = 5
ess = %
8. 定常偏差と PID 制御 むずかしい
比例制御器 K = 1 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/(s(s + 2)) 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 + 2)) K = 1
ts = s
9. ブロック線図 ふつう
R(s) + 4(s + 8) (s + 7)(s + 9) G(s) C(s) − 単位負帰還ループの G(s) = 4(s + 8)/((s + 7)(s + 9)) である。基準入力に大きさ 5 のステップを加える。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 4(s + 8)/((s + 7)(s + 9)) R = 5
ess =
10. ブロック線図 むずかしい
R(s) + K コントローラ + D(s) + 8 s + 8 プラント C(s) − 比例コントローラ K が、プラント G(s) = 8/(s + 8) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 5 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.05 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 8/(s + 8) D = 5 css ≤ 0.05
K =