1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 30/(s² + 4s + 15) で、単位ステップ入力を受ける。 固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
G(s) = 30/(s² + 4s + 15)
ωn = rad/s
2.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 290/(s(s + 16)) 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) = 290/(s(s + 16))
ts = s
3.ボード線図と余裕ふつう
ω = 20 rad/s における G(s) = 2(s + 6)/(s(s + 9)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 2(s + 6)/(s(s + 9))ω = 20 rad/s
∠G(jω) = °
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) = K/(s(s + 2)(s + 3)) である。 ゲイン余裕が 8 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 2)(s + 3))GM = 8 dB
K =
5.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 1)(s + 10)) です。ゲインを上げていくと、閉ループが安定限界に達します。持続振動の周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 1)(s + 10))
ω = rad/s
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 + 1)(s + 8)) の根軌跡は、s = 0 と s = −1 の間で実軸から離れます。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 1)(s + 8))
sb =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
単位フィードバックのループで G(s) = K/((s + 4)(s + 5)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 4 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 4)(s + 5))ess = 4 %
K =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 5 + 0.5/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 20/((s + 1)(s + 4)) 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) = 5 + 0.5/sG(s) = 20/((s + 1)(s + 4))r(t) = 1t
ess =
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 12/(s + 7) を、センサのゲインが H = 0.5 の負帰還ループで制御する。 閉ループの時定数 τ を求めよ。
G(s) = 12/(s + 7)H = 0.5
τ = s
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) = 1/(s + 5) 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)。 大きさ 10 の基準ステップと大きさ 5 の外乱ステップを同時に加える。定常出力 css を求めよ。
K = 16G(s) = 1/(s + 5)D = 5R = 10
css =