1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 47.5/(s² + 15s + 95) で、単位ステップ入力を受ける。 極は s = σ ± jωd である。その実部 σ を求めよ。
G(s) = 47.5/(s² + 15s + 95)
σ =
2.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = K/(s(s + 12)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 20 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 12))%OS = 20 %
K =
3.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ハイパスフィルタ は R = 10 kΩ, C = 22 nF です。140 Hz の正弦波入力が加えられます。 vin に対する vout の位相のずれ φ を度で求めよ。
R = 10 kΩC = 22 nFf = 140 Hz
φ = °
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) = 972/(s(s + 8)(s + 9)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 972/(s(s + 8)(s + 9))
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 + 3)(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 + 3)(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
単位フィードバックのループで L(s) = K(s + 10)/(s(s + 5)(s + 1)) です。根軌跡の漸近線が実軸と交わる点 σa を求めなさい。
L(s) = K(s + 10)/(s(s + 5)(s + 1))
σa =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 1·t²/2 が、G(s) = 5(s + 2)/(s²(s + 4)) 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 + 2)/(s²(s + 4))r(t) = 1·t²/2
ess =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 1 + 4/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/((s + 4)(s + 5)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 2t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 1 + 4/sG(s) = 4/((s + 4)(s + 5))r(t) = 2t
ess =
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 37/(s + 1) を、センサのゲインが H = 0.1 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 10 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 37/(s + 1)H = 0.1R = 10
css =
10.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 11 が、プラント G(s) = 5/(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)。 大きさ 1 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 = 11G(s) = 5/(s + 3)D = 5R = 1
css =