1. ステップ応答 ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 92/(s² + 14s + 92) 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) = 92/(s² + 14s + 92)
ts = s
2. ステップ応答 むずかしい
k = 400 N/m c = 27 N·s/m m = 5 kg F = 10 N x(t) 質量 m = 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 = 27 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。 変位のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
m = 5 kg k = 400 N/m c = 27 N·s/m F = 10 N
%OS = %
3. ボード線図と余裕 ふつう
|H| (dB) 0.1 1 10 100 1000 −80 −60 −40 −20 0 20 40 ω (rad/s) ω = 4 ω = 4 rad/s における G(s) = 720/((s + 3)(s + 12)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 720/((s + 3)(s + 12)) ω = 4 rad/s
|G(jω)| = dB
4. ボード線図と余裕 むずかしい
|H| (dB) 0.1 0.1 1 1 10 10 100 100 −80 −60 −40 −20 0 20 40 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −270 −180 −90 0 ω180 = ? ユニティフィードバック系の開ループ伝達関数は L(s) = 212/(s(s + 6)(s + 8)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 212/(s(s + 6)(s + 8))
ω180 = rad/s
5. 安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡 ふつう
R(s) + 960 1 s(s + 2)(s + 10) C(s) − 図のループは負帰還で、L(s) = 960/(s(s + 2)(s + 10)) です。右半平面にある閉ループ極の個数 N はいくつですか。
L(s) = 960/(s(s + 2)(s + 10))
N =
6. 安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡 むずかしい
Re Im −1 −2 −3 −4 −5 −6 −7 1 j1 j2 −2.5 ループ L(s) = K/(s(s + 4)(s + 6)) について、閉ループ極を s = −2.5 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 6)) s = −2.5
K =
7. 定常偏差と PID 制御 ふつう
R(s) + K = 9 0.5 0.5s + 1 C(s) − プロセス G(s) = 0.5/(0.5s + 1) を、比例ゲイン K = 9 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) = 0.5/(0.5s + 1) K = 9
ess = %
8. 定常偏差と PID 制御 むずかしい
R(s) + 2 + Kd s 5 s(s + 2) C(s) − PD 制御器 C(s) = 2 + 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 + 2)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.707 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 5/(s(s + 2)) Kp = 2 ζ = 0.707
Kd = s
9. ブロック線図 ふつう
R(s) + 11(s + 2) (s + 1)(s + 8) G(s) C(s) − 単位負帰還ループの G(s) = 11(s + 2)/((s + 1)(s + 8)) である。基準入力に大きさ 1 のステップを加える。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 11(s + 2)/((s + 1)(s + 8)) R = 1
ess =
10. ブロック線図 むずかしい
R(s) + 7 s + 3 G₁ + 3 s + 5 G₂ C(s) 2 H₁ − 0.25 H₂ − G₁ = 7/(s + 3)、G₂ = 3/(s + 5)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 2、外側の負帰還 H₂ = 0.25 のブロック線図を簡単にせよ。C(s)/R(s) の直流ゲイン T(0) を求めよ。
G₁ = 7/(s + 3) G₂ = 3/(s + 5) H₁ = 2 H₂ = 0.25
T(0) =