1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 33/(s² + 4s + 11) 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) = 33/(s² + 4s + 11)
ts = s
2.ステップ応答むずかしい
質量 m = 5 kg のおもりが、ばね定数 k = 200 N/m のばねと粘性ダンパ c = 9 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。 最大変位 xmax を mm で求めよ。
m = 5 kgk = 200 N/mc = 9 N·s/mF = 25 N
xmax = mm
3.ボード線図と余裕ふつう
図の RL ハイパスフィルタ は R = 1000 Ω, L = 10 mH です。64 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 ΩL = 10 mHf = 64 kHz
φ = °
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) = 75/(s(s + 5)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 75/(s(s + 5))
PM = °
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 + 6)(s² + 2s + 2)) 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 + 6)(s² + 2s + 2))
θd = °
7.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 2/(2s + 1) を、比例ゲイン K = 2 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/(2s + 1)K = 2
ess = %
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 10 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。 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) = 2/(s(s + 5))K = 10
ts = s
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/(s(s + 7)) 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 + 7))単位負帰還
K =
10.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 8 が、プラント G(s) = 8/(s + 7) 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)。 大きさ 5 の基準ステップと大きさ 0.5 の外乱ステップを同時に加える。定常出力 css を求めよ。
K = 8G(s) = 8/(s + 7)D = 0.5R = 5
css =