1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 11/(s² + 4s + 11) 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) = 11/(s² + 4s + 11)
tp = s
2.ステップ応答むずかしい
質量 m = 20 kg のおもりが、ばね定数 k = 400 N/m のばねと粘性ダンパ c = 18 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。 減衰比 ζ を求めよ。
m = 20 kgk = 400 N/mc = 18 N·s/mF = 10 N
ζ =
3.ボード線図と余裕ふつう
ω = 1 rad/s における G(s) = 88/((s + 2)(s + 4)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 88/((s + 2)(s + 4))ω = 1 rad/s
|G(jω)| = dB
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) = 296/(s(s + 4)(s + 9)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 296/(s(s + 4)(s + 9))
ω180 = rad/s
5.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
制御対象 G(s) = (s + 1)/((s − 2)(s + 2)) は s = 2 に不安定な極をもちます。比例ゲイン K で、その周りに単位フィードバックのループを組みます。閉ループが安定になる最小のゲイン Kmin を求めなさい。
G(s) = (s + 1)/((s − 2)(s + 2))
Kmin =
6.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡むずかしい
ループ L(s) = K/(s(s + 2)(s + 6)) について、閉ループ極を s = −1.5 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 2)(s + 6))s = −1.5
K =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 2 + 0.5t(ステップとランプの和)が、G(s) = 4(s + 2)/(s(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) = 4(s + 2)/(s(s + 2))r(t) = 2 + 0.5t
ess =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 5 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。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 2/(s(s + 5))K = 5
%OS = %
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 3/(s + 4) には、ゲイン H₁ = 1 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 = 19 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの直流ゲイン T(0) を求めよ。
G(s) = 3/(s + 4)H₁ = 1K = 19
T(0) =
10.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 40/(s(s + 5)) を、センサのゲイン H = 1 の負帰還ループに入れる。閉ループの極は複素数である。 その虚部 ωd(正の値)を rad/s で求めよ。
G(s) = 40/(s(s + 5))H = 1
ωd = rad/s