1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 33/(s² + 4s + 66) 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) = 33/(s² + 4s + 66)
tp = s
2.ステップ応答むずかしい
質量 m = 10 kg のおもりが、ばね定数 k = 800 N/m のばねと粘性ダンパ c = 107 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 = 5 N を突然加える。 減衰比 ζ を求めよ。
m = 10 kgk = 800 N/mc = 107 N·s/mF = 5 N
ζ =
3.ボード線図と余裕ふつう
ω = 0.5 rad/s における G(s) = 42(s + 13)/(s(s + 6)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 42(s + 13)/(s(s + 6))ω = 0.5 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) = 64/(s(s + 5)(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) = 64/(s(s + 5)(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 + 2)/((s − 4)(s + 5)) は s = 4 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 + 2)/((s − 4)(s + 5))
Kmin =
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 + 2)(s + 4)) の根軌跡を示します。2 つの閉ループ極が実軸上で一致する分岐点 sb でのゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/((s + 2)(s + 4))
K =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 2)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 10t に定常偏差 0.02 で追従しなければなりません。ゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/(s(s + 2))r(t) = 10tess = 0.02
K =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = Kp + Ki/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/(s + 5) を制御しています。閉ループは ωₙ = 10 rad/s、ζ = 0.7 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 5/(s + 5)ωₙ = 10 rad/sζ = 0.7
Kp =
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 3/(s + 3) 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 = 15 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) = 3/(s + 3)H₁ = 4K = 15
p =
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) = 7/(s + 4) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 0.5 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.175 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 7/(s + 4)D = 0.5css ≤ 0.175
K =