1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 70/(s² + 5s + 70) 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) = 70/(s² + 5s + 70)
ts = s
2.ステップ応答むずかしい
R = 447 Ω、L = 200 mH、C = 1 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 10 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。 減衰のない固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
R = 447 ΩL = 200 mHC = 1 µFV = 10 V
ωn = rad/s
3.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ローパスフィルタ は R = 47 kΩ, C = 47 nF です。14 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 = 47 kΩC = 47 nFf = 14 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) = 880/(s(s + 8)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 880/(s(s + 8))
PM = °
5.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは K = 6、L(s) = K/(s(s + 1)(s + 5)) で動作しています。閉ループが不安定になるまでに、ゲインを何倍まで上げられますか。倍率 m を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 1)(s + 5))K = 6
m =
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 + 3)(s + 5)(s + 6)) 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 + 3)(s + 5)(s + 6))
ω = rad/s
7.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 5 + 2t(ステップとランプの和)が、G(s) = 50(s + 2)/(s(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) = 50(s + 2)/(s(s + 4))r(t) = 5 + 2t
ess =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 8 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/(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) = 5/(s(s + 6))K = 8
tp = s
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 4/(s + 6) には、ゲイン H₁ = 2 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 = 20 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) = 4/(s + 6)H₁ = 2K = 20
p =
10.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 12 が、プラント G(s) = 5/(s + 1) 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 2 の基準ステップと大きさ 0.5 の外乱ステップを同時に加える。定常出力 css を求めよ。
K = 12G(s) = 5/(s + 1)D = 0.5R = 2
css =