1. ステップ応答 ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 61/(s² + 8s + 61) 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) = 61/(s² + 8s + 61)
ts = s
2. ステップ応答 むずかしい
k = 1000 N/m c = 32 N·s/m m = 1 kg F = 10 N x(t) 質量 m = 1 kg のおもりが、ばね定数 k = 1000 N/m のばねと粘性ダンパ c = 32 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。 変位のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
m = 1 kg k = 1000 N/m c = 32 N·s/m F = 10 N
%OS = %
3. ボード線図と余裕 ふつう
vin L = 4.7 mH R = 1000 Ω vout 図の RL ローパスフィルタ は R = 1000 Ω, L = 4.7 mH です。100 kHz 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 = 1000 Ω L = 4.7 mH f = 100 kHz
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) = 60/(s(s + 2)(s + 6)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 60/(s(s + 2)(s + 6))
ω180 = rad/s
5. 安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡 ふつう
R(s) + 5 1 s(s + 5)(s + 6) C(s) + 図のループは正帰還で、L(s) = 5/(s(s + 5)(s + 6)) 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) = 5/(s(s + 5)(s + 6))
N =
6. 安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡 むずかしい
Re Im −1 −2 −3 −4 −5 −6 −7 −8 −9 −10 1 j1 j2 −0.5 ループ L(s) = K/(s(s + 3)(s + 8)) について、閉ループ極を s = −0.5 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 8)) s = −0.5
K =
7. 定常偏差と PID 制御 ふつう
r(t) = 3t + 5(s + 4) s(s + 2)(s + 10) C(s) − ランプ入力 r(t) = 3t が、G(s) = 5(s + 4)/(s(s + 2)(s + 10)) 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 + 4)/(s(s + 2)(s + 10)) r(t) = 3t
ess =
8. 定常偏差と PID 制御 むずかしい
r(t) = 1t + 2 + 5/s 5 (s + 2)(s + 4) C(s) − PI 制御器 C(s) = 2 + 5/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/((s + 2)(s + 4)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 1t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 2 + 5/s G(s) = 5/((s + 2)(s + 4)) r(t) = 1t
ess =
9. ブロック線図 ふつう
R(s) + 5 K + 8 s + 2 G(s) C(s) 4 H₁ − − プラント G(s) = 8/(s + 2) には、ゲイン H₁ = 4 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 = 5 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの極 p を求めよ。
G(s) = 8/(s + 2) H₁ = 4 K = 5
p =
10. ブロック線図 むずかしい
R(s) + 18 コントローラ + D(s) + 4 s + 1 プラント C(s) − 比例コントローラ K = 18 が、プラント G(s) = 4/(s + 1) 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 5 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 18 G(s) = 4/(s + 1) D = 5 R = 0
css =