1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 35/(s² + 8s + 70) 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) = 35/(s² + 8s + 70)
tp = s
2.ステップ応答むずかしい
質量 m = 1 kg のおもりが、ばね定数 k = 200 N/m のばねと粘性ダンパ c = 11 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 = 1 kgk = 200 N/mc = 11 N·s/mF = 100 N
ζ =
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 = 3.3 kΩ, C = 22 nF です。22 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 = 3.3 kΩC = 22 nFf = 22 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) = 98/(s(s + 6)(s + 7)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 98/(s(s + 6)(s + 7))
GM = dB
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 = 40、L(s) = K/(s(s + 2)(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 + 2)(s + 8))K = 40
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(s + 2)) の根軌跡を示します。閉ループ極の減衰比が ζ = 0.3 となるゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 2))ζ = 0.3
K =
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) = 10(s + 2)/(s(s + 4)(s + 5)) 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) = 10(s + 2)/(s(s + 4)(s + 5))r(t) = 5 + 4t
ess =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 10 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s(s + 4)) 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) = 2/(s(s + 4))K = 10
%OS = %
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/((s + 6)(s + 12)) 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 + 6)(s + 12))単位負帰還
K =
10.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/(s(s + 3)(s + 8)) を単位負帰還ループに入れる。 安定な最大ゲインでは、ループは振動します。振動の周波数 ω を rad/s で求めよ。
G(s) = K/(s(s + 3)(s + 8))単位負帰還
ω = rad/s