1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 49.5/(s² + 3s + 99) 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) = 49.5/(s² + 3s + 99)
tp = s
2.ステップ応答むずかしい
R = 18 Ω、L = 200 mH、C = 100 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 12 V のステップを加える。コンデンサは充電されておらず、ステップの前には電流は流れていない。 コンデンサ電圧のピーク値 vC,max を求めよ。
R = 18 ΩL = 200 mHC = 100 µFV = 12 V
vC,max = V
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 = 5 Ω の両端でとり、L = 1 mH、C = 2.2 µF である。 −3 dB 帯域幅 BW を Hz で求めよ。
R = 5 ΩL = 1 mHC = 2.2 µF
BW = Hz
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) = 386/(s(s + 6)(s + 7)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 386/(s(s + 6)(s + 7))
ω180 = rad/s
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 + 9)/(s(s + 1)(s + 4))、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 + 9)/(s(s + 1)(s + 4))
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(s + 3)(s + 10)) の根軌跡は、s = 0 と s = −3 の間で実軸から離れます。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 10))
sb =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 10·t²/2 が、G(s) = 2(s + 2)/(s²(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) = 2(s + 2)/(s²(s + 10))r(t) = 10·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) = 4/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 10 rad/s、ζ = 0.5 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 4/(s + 2)ωₙ = 10 rad/sζ = 0.5
Ki =
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/(s(s + 10)) 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 + 10))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 = 2 が、プラント G(s) = 8/(s + 7) 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 5 の基準ステップと大きさ 5 の外乱ステップを同時に加える。定常出力 css を求めよ。
K = 2G(s) = 8/(s + 7)D = 5R = 5
css =