1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 128/(s² + 9s + 64) 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) = 128/(s² + 9s + 64)
tp = s
2.ステップ応答むずかしい
質量 m = 8 kg のおもりが、ばね定数 k = 100 N/m のばねと粘性ダンパ c = 8 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 = 8 kgk = 100 N/mc = 8 N·s/mF = 50 N
xmax = mm
3.ボード線図と余裕ふつう
ω = 2 rad/s における G(s) = 216/((s + 4)(s + 9)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 216/((s + 4)(s + 9))ω = 2 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) = K/(s(s + 4)(s + 6)) である。 ゲイン余裕が 12 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 6))GM = 12 dB
K =
5.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
制御対象 G(s) = (s + 8)/((s − 2)(s + 5)) は s = 2 に不安定な極をもちます。比例ゲイン K で、その周りに単位フィードバックのループを組みます。閉ループが安定になる最小のゲイン Kmin を求めなさい。
G(s) = (s + 8)/((s − 2)(s + 5))
Kmin =
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 + 5)(s + 13)) の根軌跡を示します。2 つの閉ループ極が実軸上で一致する分岐点 sb でのゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/((s + 5)(s + 13))
K =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
単位フィードバックのループで G(s) = K/((s + 4)(s + 10)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 2 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 4)(s + 10))ess = 2 %
K =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 1/(s(s + 8)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.707 にするゲイン K を求めなさい。
G(s) = 1/(s(s + 8))ζ = 0.707
K =
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/(s(s + 14)) 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(s + 14))単位負帰還
K =
10.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 78/(s(s + 3)) を、センサのゲイン H = 0.5 の負帰還ループに入れる。閉ループの極は複素数である。 その虚部 ωd(正の値)を rad/s で求めよ。
G(s) = 78/(s(s + 3))H = 0.5
ωd = rad/s