1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 114/(s² + 3s + 38) 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) = 114/(s² + 3s + 38)
ts = s
2.ステップ応答むずかしい
零点をもたない 2 次系のステップ応答で、オーバーシュートを 30 % にしたい。減衰比 ζ を求めよ。
%OS = 30 %
ζ =
3.ボード線図と余裕ふつう
図の直列 RLC バンドパスフィルタでは、出力は R = 20 Ω の両端でとり、L = 100 mH、C = 0.1 µF である。 Q 値 Q を求めよ。
R = 20 ΩL = 100 mHC = 0.1 µF
Q =
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) = 64/(s(s + 5)(s + 9)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 64/(s(s + 5)(s + 9))
GM = dB
5.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 2)(s + 5)) です。ゲインを上げていくと、閉ループが安定限界に達します。持続振動の周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 2)(s + 5))
ω = rad/s
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 + 2)(s + 4)(s + 5)) 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 + 2)(s + 4)(s + 5))
ω = rad/s
7.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 10 + 1t(ステップとランプの和)が、G(s) = 5/(s(s + 10)) 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) = 5/(s(s + 10))r(t) = 10 + 1t
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) = 5/(s + 1) を制御しています。閉ループは ωₙ = 5 rad/s、ζ = 1 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 5/(s + 1)ωₙ = 5 rad/sζ = 1
Ki =
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 8/(s + 6) には、ゲイン H₁ = 1 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 = 8 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) = 8/(s + 6)H₁ = 1K = 8
p =
10.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 18 が、プラント G(s) = 1/(s + 3) 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)。 R = 0 のとき、大きさ 0.5 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 18G(s) = 1/(s + 3)D = 0.5R = 0
css =