1. ステップ応答 ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 56/(s² + 4s + 28) 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) = 56/(s² + 4s + 28)
%OS = %
2. ステップ応答 むずかしい
k = 5000 N/m c = 15 N·s/m m = 0.5 kg F = 20 N x(t) 質量 m = 0.5 kg のおもりが、ばね定数 k = 5000 N/m のばねと粘性ダンパ c = 15 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。 最大変位 xmax を mm で求めよ。
m = 0.5 kg k = 5000 N/m c = 15 N·s/m F = 20 N
xmax = mm
3. ボード線図と余裕 ふつう
vin R = 10 kΩ C = 10 nF vout
図の RC ローパスフィルタ は R = 10 kΩ, C = 10 nF です。6.4 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 = 10 kΩ C = 10 nF f = 6.4 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 −60 −40 −20 0 20 40 60 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) = 762/(s(s + 6)(s + 10)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 762/(s(s + 6)(s + 10))
ω180 = rad/s
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 + 1)(s + 4)(s + 6) C(s) − 単位フィードバックのループで L(s) = K/((s + 1)(s + 4)(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 + 1)(s + 4)(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
ループ L(s) = K/(s(s + 3)(s + 5)) について、閉ループ極を s = −0.5 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 5)) s = −0.5
K =
7. 定常偏差と PID 制御 ふつう
r(t) = 2t + 5(s + 2) s(s + 1)(s + 2) C(s) − ランプ入力 r(t) = 2t が、G(s) = 5(s + 2)/(s(s + 1)(s + 2)) 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)/(s(s + 1)(s + 2)) r(t) = 2t
ess =
8. 定常偏差と PID 制御 むずかしい
R(s) + K = 20 2 s(s + 8) C(s) − 比例制御器 K = 20 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s(s + 8)) 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 + 8)) K = 20
tp = s
9. ブロック線図 ふつう
R(s) + K (s + 7)(s + 9) G(s) C(s) − プラント G(s) = K/((s + 7)(s + 9)) 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 + 7)(s + 9)) 単位負帰還
K =
10. ブロック線図 むずかしい
R(s) + 72 s(s + 6) G(s) C(s) 2 H − プラント G(s) = 72/(s(s + 6)) を、センサのゲイン H = 2 の負帰還ループに入れる。閉ループの極は複素数である。 その実部 σ を求めよ。
G(s) = 72/(s(s + 6)) H = 2
σ =