1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 65/(s² + 8s + 65) で、単位ステップ入力を受ける。 減衰比 ζ を求めよ。
G(s) = 65/(s² + 8s + 65)
ζ =
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 = 25 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 = 25 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) = 4(s + 10)/(s(s + 1)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 4(s + 10)/(s(s + 1))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) = 12/(s(s + 3)(s + 5)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 12/(s(s + 3)(s + 5))
GM = dB
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 + 2)(s + 4)(s + 6))、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 + 2)(s + 4)(s + 6))
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 + 3)(s + 5)(s + 6)) の根軌跡を描きました。軌跡が虚軸と交わる周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/((s + 3)(s + 5)(s + 6))
ω = rad/s
7.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 10)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 2t に定常偏差 0.01 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 + 10))r(t) = 2tess = 0.01
K =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 10 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/(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) = 5/(s(s + 8))K = 10
ts = s
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/((s + 5)(s + 11)) 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 + 5)(s + 11))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 = 10 が、プラント G(s) = 4/(s + 10) 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 10 の外乱ステップを同時に加える。定常出力 css を求めよ。
K = 10G(s) = 4/(s + 10)D = 10R = 2
css =