1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 29/(s² + 7s + 29) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 29/(s² + 7s + 29)
tp = s
2.ステップ応答むずかしい
質量 m = 4 kg のおもりが、ばね定数 k = 400 N/m のばねと粘性ダンパ c = 8 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 = 20 N を突然加える。 最大変位 xmax を mm で求めよ。
m = 4 kgk = 400 N/mc = 8 N·s/mF = 20 N
xmax = mm
3.ボード線図と余裕ふつう
ω = 4 rad/s における G(s) = 30(s + 18)/(s(s + 10)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 30(s + 18)/(s(s + 10))ω = 4 rad/s
∠G(jω) = °
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) = 70/(s(s + 2)(s + 7)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 70/(s(s + 2)(s + 7))
ω180 = 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 K = 32、L(s) = K/(s(s + 2)(s + 6)) で動作しています。閉ループが不安定になるまでに、ゲインを何倍まで上げられますか。倍率 m を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 2)(s + 6))K = 32
m =
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 + 7)(s² + 4s + 8)) 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 + 4s + 8))
θd = °
7.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 2·t²/2 が、G(s) = 20(s + 4)/(s²(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) = 20(s + 4)/(s²(s + 2))r(t) = 2·t²/2
ess =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 25 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 1/(s(s + 8)) を制御しています。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 1/(s(s + 8))K = 25
%OS = %
9.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 3(s + 6)/((s + 2)(s + 5)) である。基準入力に大きさ 1 のステップを加える。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 3(s + 6)/((s + 2)(s + 5))R = 1
ess =
10.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K が、プラント G(s) = 6/(s + 1) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 1 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.12 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 6/(s + 1)D = 1css ≤ 0.12
K =