1. ステップ応答 ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 159/(s² + 6s + 53) で、単位ステップ入力を受ける。 固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
G(s) = 159/(s² + 6s + 53)
ωn = rad/s
2. ステップ応答 むずかしい
k = 2000 N/m c = 36 N·s/m m = 4 kg F = 25 N x(t) 質量 m = 4 kg のおもりが、ばね定数 k = 2000 N/m のばねと粘性ダンパ c = 36 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 = 25 N を突然加える。 変位のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
m = 4 kg k = 2000 N/m c = 36 N·s/m F = 25 N
%OS = %
3. ボード線図と余裕 ふつう
|H| (dB) 0.1 0.1 1 1 10 10 100 100 1000 1000 −40 −20 0 20 40 60 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −135 −90 −45 0 ω = 1 ω = 1 rad/s における G(s) = 19(s + 20)/(s(s + 4)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 19(s + 20)/(s(s + 4)) ω = 1 rad/s
∠G(jω) = °
4. ボード線図と余裕 むずかしい
|H| (dB) 0.1 0.1 1 1 10 10 100 100 −80 −60 −40 −20 0 20 40 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −270 −180 −90 0 ω180 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 + 7)(s + 9)) である。 ゲイン余裕が 20 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 7)(s + 9)) GM = 20 dB
K =
5. 安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡 ふつう
R(s) + K 1 (s + 2)(s + 3)(s + 6) C(s) − 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
Re Im −2 −4 −6 −8 −10 −12 −14 −16 j2 j4 L(s) = K(s + 13)/(s(s + 6)) の根軌跡は、s = 0 と s = −6 の間で実軸から離れ、円を描いて零点の左側で再び実軸に戻ります。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K(s + 13)/(s(s + 6))
sb =
7. 定常偏差と PID 制御 ふつう
G(s) = K/(s(s + 4)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 1t に定常偏差 0.2 で追従しなければなりません。ゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/(s(s + 4)) r(t) = 1t ess = 0.2
K =
8. 定常偏差と PID 制御 むずかしい
R(s) + K = 25 2 s(s + 6) C(s) − 比例制御器 K = 25 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s(s + 6)) を制御しています。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 2/(s(s + 6)) K = 25
tp = s
9. ブロック線図 ふつう
R(s) + K (s + 4)(s + 6) G(s) C(s) − プラント G(s) = K/((s + 4)(s + 6)) 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 + 4)(s + 6)) 単位負帰還
K =
10. ブロック線図 むずかしい
R(s) + 11 s + 5 G₁ + 1 s + 3 G₂ C(s) 0.5 H₁ − 0.1 H₂ − G₁ = 11/(s + 5)、G₂ = 1/(s + 3)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 0.5、外側の負帰還 H₂ = 0.1 のブロック線図を簡単にせよ。C(s)/R(s) の直流ゲイン T(0) を求めよ。
G₁ = 11/(s + 5) G₂ = 1/(s + 3) H₁ = 0.5 H₂ = 0.1
T(0) =