1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 75/(s² + 6s + 75) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 75/(s² + 6s + 75)
%OS = %
2.ステップ応答むずかしい
R = 41 Ω、L = 500 mH、C = 47 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 12 V のステップを加える。コンデンサは充電されておらず、ステップの前には電流は流れていない。 コンデンサ電圧のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
R = 41 ΩL = 500 mHC = 47 µFV = 12 V
%OS = %
3.ボード線図と余裕ふつう
ω = 10 rad/s における G(s) = 330/((s + 3)(s + 11)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 330/((s + 3)(s + 11))ω = 10 rad/s
|G(jω)| = dB
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) = 1600/(s(s + 20)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 1600/(s(s + 20))
ωc = 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 + 3)(s + 5))、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 + 3)(s + 5))
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 + 2)(s + 3)(s + 5)) の根軌跡を描きました。軌跡が虚軸と交わる周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/((s + 2)(s + 3)(s + 5))
ω = rad/s
7.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 5 + 0.5t(ステップとランプの和)が、G(s) = 2(s + 2)/(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) = 2(s + 2)/(s(s + 4))r(t) = 5 + 0.5t
ess =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 10 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/(s(s + 3)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.6 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 4/(s(s + 3))Kp = 10ζ = 0.6
Kd = s
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 3/(s + 1) 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) = 3/(s + 1)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 が、プラント G(s) = 6/(s + 7) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 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 0.8571 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 6/(s + 7)D = 5css ≤ 0.8571
K =