1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 171/(s² + 8s + 57) で、単位ステップ入力を受ける。 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) = 171/(s² + 8s + 57)
ts = s
2.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 200/(s(s + 20)) である。ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、閉ループのステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 200/(s(s + 20))
ts = s
3.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ローパスフィルタ は R = 1 kΩ, C = 10 nF です。8 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 = 1 kΩC = 10 nFf = 8 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) = 120/(s(s + 4)(s + 6)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 120/(s(s + 4)(s + 6))
ω180 = rad/s
5.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
制御対象 G(s) = (s + 2)/((s − 4)(s + 5)) は s = 4 に不安定な極をもちます。比例ゲイン K で、その周りに単位フィードバックのループを組みます。閉ループが安定になる最小のゲイン Kmin を求めなさい。
G(s) = (s + 2)/((s − 4)(s + 5))
Kmin =
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)(s² + 6s + 18)) について、上半平面にある複素極からの根軌跡の出発角 θd を、正の実軸から測って求めなさい。
L(s) = K/((s + 7)(s² + 6s + 18))
θd = °
7.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 5 + 4t(ステップとランプの和)が、G(s) = 50(s + 4)/(s(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) = 50(s + 4)/(s(s + 4))r(t) = 5 + 4t
ess =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 2 + 1/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/((s + 1)(s + 2)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 1t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 2 + 1/sG(s) = 2/((s + 1)(s + 2))r(t) = 1t
ess =
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 2/(s + 8) には、ゲイン H₁ = 5 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 = 12 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの直流ゲイン T(0) を求めよ。
G(s) = 2/(s + 8)H₁ = 5K = 12
T(0) =
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) = 1/(s + 10) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 2 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.002 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 1/(s + 10)D = 2css ≤ 0.002
K =