1. ステップ応答 ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 94/(s² + 14s + 94) で、単位ステップ入力を受ける。 極は s = σ ± jωd である。その実部 σ を求めよ。
G(s) = 94/(s² + 14s + 94)
σ =
2. ステップ応答 むずかしい
k = 200 N/m c = 16 N·s/m m = 2 kg F = 25 N x(t) 質量 m = 2 kg のおもりが、ばね定数 k = 200 N/m のばねと粘性ダンパ c = 16 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 = 2 kg k = 200 N/m c = 16 N·s/m F = 25 N
%OS = %
3. ボード線図と余裕 ふつう
vin C = 2.2 nF R = 22 kΩ vout
図の RC ハイパスフィルタ は R = 22 kΩ, C = 2.2 nF です。1.6 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 = 22 kΩ C = 2.2 nF f = 1.6 kHz
|H| = dB
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) = 38/(s(s + 3)(s + 7)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 38/(s(s + 3)(s + 7))
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 + 2)(s + 4)(s + 5) C(s) − 単位フィードバックのループで L(s) = K/((s + 2)(s + 4)(s + 5))、K > 0 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 + 2)(s + 4)(s + 5))
Kmax =
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 1 j1 j2 L(s) = K/((s + 7)(s² + 2s + 5)) について、上半平面にある複素極からの根軌跡の出発角 θd を、正の実軸から測って求めなさい。
L(s) = K/((s + 7)(s² + 2s + 5))
θd = °
7. 定常偏差と PID 制御 ふつう
r(t) = 5t + 5 s(s + 1)(s + 2) C(s) − ランプ入力 r(t) = 5t が、G(s) = 5/(s(s + 1)(s + 2)) 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(s + 1)(s + 2)) r(t) = 5t
ess =
8. 定常偏差と PID 制御 むずかしい
R(s) + K = 50 2 s(s + 5) C(s) − 比例制御器 K = 50 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s(s + 5)) を制御しています。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 2/(s(s + 5)) K = 50
tp = s
9. ブロック線図 ふつう
プラント G(s) = K/(s(s + 20)) 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(s + 20)) 単位負帰還
K =
10. ブロック線図 むずかしい
R(s) + K コントローラ + D(s) + 6 s + 6 プラント C(s) − 比例コントローラ K が、プラント G(s) = 6/(s + 6) 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 0.1 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 6/(s + 6) D = 5 css ≤ 0.1
K =