1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 33/(s² + 8s + 33) 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) = 33/(s² + 8s + 33)
ts = s
2.ステップ応答むずかしい
質量 m = 2 kg のおもりが、ばね定数 k = 1000 N/m のばねと粘性ダンパ c = 36 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 = 10 N を突然加える。 減衰比 ζ を求めよ。
m = 2 kgk = 1000 N/mc = 36 N·s/mF = 10 N
ζ =
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 = 20 Ω の両端でとり、L = 100 mH、C = 0.1 µF である。 Q 値 Q を求めよ。
R = 20 ΩL = 100 mHC = 0.1 µF
Q =
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) = 22/(s(s + 2)(s + 3)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 22/(s(s + 2)(s + 3))
GM = dB
5.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 5)(s + 10)) 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(s + 5)(s + 10))
Kmax =
6.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡むずかしい
単位フィードバックのループで L(s) = K(s + 5)/(s(s + 8)(s + 4)) です。根軌跡の漸近線が実軸と交わる点 σa を求めなさい。
L(s) = K(s + 5)/(s(s + 8)(s + 4))
σa =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 0.5t が、G(s) = 2(s + 1)/(s(s + 1)(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) = 2(s + 1)/(s(s + 1)(s + 5))r(t) = 0.5t
ess =
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) = 1/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 10 rad/s、ζ = 0.8 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 1/(s + 2)ωₙ = 10 rad/sζ = 0.8
Kp =
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/((s + 1)(s + 3)) 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 + 1)(s + 3))単位負帰還
K =
10.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 78/(s(s + 4)) を、センサのゲイン H = 1 の負帰還ループに入れる。閉ループの極は複素数である。 その実部 σ を求めよ。
G(s) = 78/(s(s + 4))H = 1
σ =