1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 21/(s² + 6s + 21) で、単位ステップ入力を受ける。 極は s = σ ± jωd である。その実部 σ を求めよ。
G(s) = 21/(s² + 6s + 21)
σ =
2.ステップ応答むずかしい
質量 m = 2 kg のおもりが、ばね定数 k = 2000 N/m のばねと粘性ダンパ c = 25 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。 変位が最大になる時刻 tp を求めよ。
m = 2 kgk = 2000 N/mc = 25 N·s/mF = 50 N
tp = s
3.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ハイパスフィルタ は R = 22 kΩ, C = 100 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 = 22 kΩC = 100 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) = 10/(s(s + 4)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 10/(s(s + 4))
PM = °
5.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは正帰還で、L(s) = 20/(s(s + 4)(s + 5)) です。右半平面にある閉ループ極の個数 N はいくつですか。
L(s) = 20/(s(s + 4)(s + 5))
N =
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 + 6)(s + 8)) について、閉ループ極を s = −4 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 6)(s + 8))s = −4
K =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 1·t²/2 が、G(s) = 4(s + 2)/(s²(s + 1)) 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) = 4(s + 2)/(s²(s + 1))r(t) = 1·t²/2
ess =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 25 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 1/(s(s + 1)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.9 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 1/(s(s + 1))Kp = 25ζ = 0.9
Kd = s
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/((s + 1)(s + 5)) 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 + 1)(s + 5))単位負帰還
K =
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) = 4/(s + 5) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 10 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.8 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 4/(s + 5)D = 10css ≤ 0.8
K =