1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 55/(s² + 12s + 55) で、単位ステップ入力を受ける。 固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
G(s) = 55/(s² + 12s + 55)
ωn = rad/s
2.ステップ応答むずかしい
質量 m = 0.5 kg のおもりが、ばね定数 k = 400 N/m のばねと粘性ダンパ c = 4 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。 変位が最大になる時刻 tp を求めよ。
m = 0.5 kgk = 400 N/mc = 4 N·s/mF = 20 N
tp = s
3.ボード線図と余裕ふつう
ω = 15 rad/s における G(s) = 4446/((s + 13)(s + 19)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 4446/((s + 13)(s + 19))ω = 15 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) = 24/(s(s + 1)(s + 5)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 24/(s(s + 1)(s + 5))
ω180 = rad/s
5.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 5)(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 + 5)(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 + 7)(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 + 7)(s² + 2s + 2))
θd = °
7.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 4/(0.5s + 1) を、比例ゲイン K = 19 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) = 4/(0.5s + 1)K = 19
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) = 10/(s(s + 3)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.5 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 10/(s(s + 3))Kp = 20ζ = 0.5
Kd = s
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/((s + 8)(s + 9)) 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 + 8)(s + 9))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 が、プラント G(s) = 9/(s + 9) 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 0.01 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 9/(s + 9)D = 1css ≤ 0.01
K =