1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 95/(s² + 15s + 95) 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) = 95/(s² + 15s + 95)
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 = 800 N/m のばねと粘性ダンパ c = 16 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 = 100 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 = 800 N/mc = 16 N·s/mF = 100 N
tp = s
3.ボード線図と余裕ふつう
図の RL ローパスフィルタ は R = 22 Ω, L = 1 mH です。35 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 = 22 ΩL = 1 mHf = 35 kHz
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) = 576/(s(s + 8)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 576/(s(s + 8))
ωc = rad/s
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 = 96、L(s) = K/(s(s + 4)(s + 8)) 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 + 4)(s + 8))K = 96
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 + 1)(s + 2)(s + 3)) 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 + 1)(s + 2)(s + 3))
ω = rad/s
7.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 2/(2s + 1) を、比例ゲイン K = 1 で単位フィードバックのループにより制御します。ステップ入力に対する定常偏差 ess を、ステップの大きさに対する百分率で求めなさい。
G(s) = 2/(2s + 1)K = 1
ess = %
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = Kp + Ki/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 5 rad/s、ζ = 0.5 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 2/(s + 2)ωₙ = 5 rad/sζ = 0.5
Kp =
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 8/(s + 4) を、センサのゲインが H = 0.2 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 12 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 8/(s + 4)H = 0.2R = 12
css =
10.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 26 が、プラント G(s) = 4/(s + 10) 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)。 R = 0 のとき、大きさ 2 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 26G(s) = 4/(s + 10)D = 2R = 0
css =