1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 108/(s² + 2s + 54) 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) = 108/(s² + 2s + 54)
ts = s
2.ステップ応答むずかしい
質量 m = 2 kg のおもりが、ばね定数 k = 5000 N/m のばねと粘性ダンパ c = 20 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 = 5 N を突然加える。 最大変位 xmax を mm で求めよ。
m = 2 kgk = 5000 N/mc = 20 N·s/mF = 5 N
xmax = mm
3.ボード線図と余裕ふつう
ω = 5 rad/s における G(s) = 1296/((s + 9)(s + 16)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 1296/((s + 9)(s + 16))ω = 5 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) = 16/(s(s + 2)(s + 3)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 16/(s(s + 2)(s + 3))
ω180 = rad/s
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 + 2)/((s − 3)(s + 3)) は s = 3 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 + 2)/((s − 3)(s + 3))
Kmin =
6.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡むずかしい
ループ L(s) = K/(s(s + 8)(s + 10)) について、閉ループ極を s = −0.5 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 8)(s + 10))s = −0.5
K =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 5·t²/2 が、G(s) = 2(s + 5)/(s²(s + 5)) の単位フィードバックのループに加えられます。定常偏差 ess を求めなさい。
G(s) = 2(s + 5)/(s²(s + 5))r(t) = 5·t²/2
ess =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = Kp + Ki/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/(s + 1) を制御しています。閉ループは ωₙ = 8 rad/s、ζ = 0.7 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 10/(s + 1)ωₙ = 8 rad/sζ = 0.7
Kp =
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 3/(s + 1) には、ゲイン H₁ = 4 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 = 16 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) = 3/(s + 1)H₁ = 4K = 16
p =
10.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/(s(s + 1)(s + 9)) を単位負帰還ループに入れる。 安定な最大ゲインでは、ループは振動します。振動の周波数 ω を rad/s で求めよ。
G(s) = K/(s(s + 1)(s + 9))単位負帰還
ω = rad/s