1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 100/(s² + 7s + 50) 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) = 100/(s² + 7s + 50)
tp = s
2.ステップ応答むずかしい
質量 m = 4 kg のおもりが、ばね定数 k = 400 N/m のばねと粘性ダンパ c = 12 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 = 50 N を突然加える。 最大変位 xmax を mm で求めよ。
m = 4 kgk = 400 N/mc = 12 N·s/mF = 50 N
xmax = mm
3.ボード線図と余裕ふつう
ω = 3 rad/s における G(s) = 96/((s + 2)(s + 8)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 96/((s + 2)(s + 8))ω = 3 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) = 30/(s(s + 4)(s + 7)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 30/(s(s + 4)(s + 7))
GM = dB
5.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは負帰還で、L(s) = 384/(s(s + 2)(s + 6)) 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) = 384/(s(s + 2)(s + 6))
N =
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)/(s(s + 1)) の根軌跡は、s = 0 と s = −1 の間で実軸から離れ、円を描いて零点の左側で再び実軸に戻ります。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K(s + 6)/(s(s + 1))
sb =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 0.5/(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) = 0.5/(5s + 1)K = 19
ess = %
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 20 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s(s + 8)) 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 + 8))K = 20
ts = s
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 2/(s + 8) には、ゲイン H₁ = 3 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 = 10 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) = 2/(s + 8)H₁ = 3K = 10
p =
10.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/((s + 2)(s + 3)(s + 7)) を単位負帰還ループに入れる。 ラウス・フルビッツの安定判別法を用いて、閉ループが安定となる最大のゲイン Kmax を求めよ。
G(s) = K/((s + 2)(s + 3)(s + 7))単位負帰還
Kmax =