1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 15/(s² + 5s + 15) で、単位ステップ入力を受ける。 減衰比 ζ を求めよ。
G(s) = 15/(s² + 5s + 15)
ζ =
2.ステップ応答むずかしい
質量 m = 2.5 kg のおもりが、ばね定数 k = 200 N/m のばねと粘性ダンパ c = 27 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。 減衰比 ζ を求めよ。
m = 2.5 kgk = 200 N/mc = 27 N·s/mF = 100 N
ζ =
3.ボード線図と余裕ふつう
図の直列 RLC バンドパスフィルタでは、出力は R = 2 Ω の両端でとり、L = 10 mH、C = 4.7 µF である。 −3 dB 帯域幅 BW を Hz で求めよ。
R = 2 ΩL = 10 mHC = 4.7 µF
BW = Hz
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) = 12.8/(s(s + 8)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 12.8/(s(s + 8))
PM = °
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 + 7)/(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 + 7)/(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
単位フィードバックのループで L(s) = K(s + 5)/(s(s + 6)(s + 10)) です。根軌跡の漸近線が実軸と交わる点 σa を求めなさい。
L(s) = K(s + 5)/(s(s + 6)(s + 10))
σa =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 0.5/(10s + 1) を、比例ゲイン K = 10 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) = 0.5/(10s + 1)K = 10
ess = %
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 2 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/(s(s + 4)) を制御しています。 ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、ステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 4/(s(s + 4))K = 2
ts = s
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 7/(s + 1) には、ゲイン H₁ = 2 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 = 6 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの極 p を求めよ。
G(s) = 7/(s + 1)H₁ = 2K = 6
p =
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 + 4) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 0.5 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.1 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 4/(s + 4)D = 0.5css ≤ 0.1
K =