1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 7/(s² + 2s + 14) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 7/(s² + 2s + 14)
%OS = %
2.ステップ応答むずかしい
質量 m = 4 kg のおもりが、ばね定数 k = 200 N/m のばねと粘性ダンパ c = 17 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 = 20 N を突然加える。 変位が最大になる時刻 tp を求めよ。
m = 4 kgk = 200 N/mc = 17 N·s/mF = 20 N
tp = s
3.ボード線図と余裕ふつう
ω = 15 rad/s における G(s) = 44(s + 13)/(s(s + 5)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 44(s + 13)/(s(s + 5))ω = 15 rad/s
∠G(jω) = °
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) = K/(s(s + 1)(s + 10)) である。 ゲイン余裕が 12 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 1)(s + 10))GM = 12 dB
K =
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 + 5)/(s(s + 1)(s + 2))、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 + 5)/(s(s + 1)(s + 2))
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 + 1)(s + 2)) の根軌跡は、s = 0 と s = −1 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 + 1)(s + 2))
sb =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 10)) 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 0.05 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 + 10))r(t) = 1tess = 0.05
K =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 10 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/(s(s + 4)) を制御しています。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 5/(s(s + 4))K = 10
%OS = %
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 6/(s + 4) には、ゲイン H₁ = 1 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 = 8 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの直流ゲイン T(0) を求めよ。
G(s) = 6/(s + 4)H₁ = 1K = 8
T(0) =
10.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K が、プラント G(s) = 5/(s + 8) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 5 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.625 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 5/(s + 8)D = 5css ≤ 0.625
K =