1. ステップ応答 ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 85/(s² + 7s + 85) 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) = 85/(s² + 7s + 85)
tp = s
2. ステップ応答 むずかしい
k = 5000 N/m c = 316 N·s/m m = 20 kg F = 50 N x(t) 質量 m = 20 kg のおもりが、ばね定数 k = 5000 N/m のばねと粘性ダンパ c = 316 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 = 50 N を突然加える。 最大変位 xmax を mm で求めよ。
m = 20 kg k = 5000 N/m c = 316 N·s/m F = 50 N
xmax = mm
3. ボード線図と余裕 ふつう
vin R = 3.3 kΩ C = 10 nF vout
図の RC ローパスフィルタ は R = 3.3 kΩ, C = 10 nF です。19 kHz 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 = 3.3 kΩ C = 10 nF f = 19 kHz
φ = °
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) = 230/(s(s + 3)(s + 9)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 230/(s(s + 3)(s + 9))
GM = dB
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(s + 1)(s + 4) C(s) − 図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 1)(s + 4)) 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(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 + 6)(s² + 2s + 10)) について、上半平面にある複素極からの根軌跡の出発角 θd を、正の実軸から測って求めなさい。
L(s) = K/((s + 6)(s² + 2s + 10))
θd = °
7. 定常偏差と PID 制御 ふつう
r(t) = 1 + 0.5t + 50 s(s + 1)(s + 10) C(s) − 入力 r(t) = 1 + 0.5t(ステップとランプの和)が、G(s) = 50/(s(s + 1)(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) = 50/(s(s + 1)(s + 10)) r(t) = 1 + 0.5t
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) = 2/(s(s + 5)) 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 + 5)) K = 8
tp = s
9. ブロック線図 ふつう
R(s) + K (s + 5)(s + 12) G(s) C(s) − プラント G(s) = K/((s + 5)(s + 12)) 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 + 5)(s + 12)) 単位負帰還
K =
10. ブロック線図 むずかしい
R(s) + 68 s(s + 3) G(s) C(s) 0.5 H − プラント G(s) = 68/(s(s + 3)) を、センサのゲイン H = 0.5 の負帰還ループに入れる。閉ループの極は複素数である。 その虚部 ωd (正の値)を rad/s で求めよ。
G(s) = 68/(s(s + 3)) H = 0.5
ωd = rad/s