1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 60/(s² + 12s + 60) 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) = 60/(s² + 12s + 60)
ts = s
2.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 60/(s(s + 2)) である。ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、閉ループのステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 60/(s(s + 2))
ts = s
3.ボード線図と余裕ふつう
図の直列 RLC バンドパスフィルタでは、出力は R = 100 Ω の両端でとり、L = 10 mH、C = 0.22 µF である。 Q 値 Q を求めよ。
R = 100 ΩL = 10 mHC = 0.22 µF
Q =
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) = 154/(s(s + 4)(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) = 154/(s(s + 4)(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
単位フィードバックのループで L(s) = K(s + 7)/(s(s + 2)(s + 3))、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 + 7)/(s(s + 2)(s + 3))
Kmax =
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(s + 1)(s + 10)) の根軌跡は、s = 0 と s = −1 の間で実軸から離れます。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 1)(s + 10))
sb =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 5t が、G(s) = 20/(s(s + 5)(s + 10)) 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(s + 5)(s + 10))r(t) = 5t
ess =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 20 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/(s(s + 3)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.8 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 5/(s(s + 3))Kp = 20ζ = 0.8
Kd = s
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 2/(s + 7) には、ゲイン H₁ = 5 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 = 4 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) = 2/(s + 7)H₁ = 5K = 4
T(0) =
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) = 4/(s + 3) 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 2 の基準ステップと大きさ 2 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) = 4/(s + 3)D = 2R = 2
css =