1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 8/(s² + 3s + 8) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 8/(s² + 3s + 8)
tp = s
2.ステップ応答むずかしい
零点をもたない 2 次系のステップ応答で、オーバーシュートは 25 % で、最初のピークは t = 0.8 s に現れる。固有角周波数 ωn を求めよ。
%OS = 25 %tp = 0.8 s
ωn = rad/s
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 = 5 Ω の両端でとり、L = 10 mH、C = 10 µF である。 中心(共振)周波数 f0 を Hz で求めよ。
R = 5 ΩL = 10 mHC = 10 µF
f0 = 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) = 24/(s(s + 1)(s + 5)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 24/(s(s + 1)(s + 5))
ω180 = rad/s
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 + 2)(s + 5)(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 + 2)(s + 5)(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
L(s) = K(s + 7)/(s(s + 4)) の根軌跡は、s = 0 と s = −4 の間で実軸から離れ、円を描いて零点の左側で再び実軸に戻ります。合流点 si を求めなさい。
L(s) = K(s + 7)/(s(s + 4))
si =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 2·t²/2 が、G(s) = 5(s + 4)/(s²(s + 4)) 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 + 4)/(s²(s + 4))r(t) = 2·t²/2
ess =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 40 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/(s(s + 6)) 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 + 6))K = 40
%OS = %
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 1/(s + 8) には、ゲイン H₁ = 4 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 = 13 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) = 1/(s + 8)H₁ = 4K = 13
p =
10.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 16 が、プラント G(s) = 4/(s + 1) 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 5 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 16G(s) = 4/(s + 1)D = 5R = 0
css =