1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 64/(s² + 4s + 64) 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) = 64/(s² + 4s + 64)
tp = s
2.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = K/(s(s + 4)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 20 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 4))%OS = 20 %
K =
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 = 2 Ω の両端でとり、L = 2 mH、C = 4.7 µF である。 中心(共振)周波数 f0 を Hz で求めよ。
R = 2 ΩL = 2 mHC = 4.7 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) = 36/(s(s + 4)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 36/(s(s + 4))
PM = °
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 = 48、L(s) = K/(s(s + 2)(s + 10)) 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 + 10))K = 48
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 + 15)/(s(s + 7)) の根軌跡は、s = 0 と s = −7 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 + 15)/(s(s + 7))
si =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 2)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 2t に定常偏差 0.05 で追従しなければなりません。ゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/(s(s + 2))r(t) = 2tess = 0.05
K =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = Kp + Ki/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/(s + 4) を制御しています。閉ループは ωₙ = 8 rad/s、ζ = 1 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 4/(s + 4)ωₙ = 8 rad/sζ = 1
Kp =
9.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 54/(s(s + 7)) である。基準入力はランプ r(t) = 5·t である。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 54/(s(s + 7))r(t) = 5·t
ess =
10.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 29 が、プラント G(s) = 6/(s + 9) 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 2 の基準ステップと大きさ 0.5 の外乱ステップを同時に加える。定常出力 css を求めよ。
K = 29G(s) = 6/(s + 9)D = 0.5R = 2
css =