1. ステップ応答 ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 88/(s² + 5s + 88) で、単位ステップ入力を受ける。 極は s = σ ± jωd である。その実部 σ を求めよ。
G(s) = 88/(s² + 5s + 88)
σ =
2. ステップ応答 むずかしい
k = 500 N/m c = 28 N·s/m m = 2.5 kg F = 100 N x(t) 質量 m = 2.5 kg のおもりが、ばね定数 k = 500 N/m のばねと粘性ダンパ c = 28 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。 変位のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
m = 2.5 kg k = 500 N/m c = 28 N·s/m F = 100 N
%OS = %
3. ボード線図と余裕 ふつう
|H| (dB) 0.1 0.1 1 1 10 10 100 100 −20 0 20 40 60 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −90 −45 0 ω = 5 ω = 5 rad/s における G(s) = 31(s + 4)/(s(s + 6)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 31(s + 4)/(s(s + 6)) ω = 5 rad/s
∠G(jω) = °
4. ボード線図と余裕 むずかしい
|H| (dB) 0.1 0.1 1 1 10 10 100 100 −80 −60 −40 −20 0 20 40 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −270 −180 −90 0 ω180 = ? ユニティフィードバック系の開ループ伝達関数は L(s) = 62/(s(s + 1)(s + 10)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 62/(s(s + 1)(s + 10))
ω180 = rad/s
5. 安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡 ふつう
R(s) + K = 2 1 s(s + 1)(s + 4) C(s) − 図のループは K = 2、L(s) = K/(s(s + 1)(s + 4)) 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 + 1)(s + 4)) K = 2
m =
6. 安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡 むずかしい
Re Im −1 −2 −3 −4 −5 −6 −7 −8 −9 −10 1 j1 j2 L(s) = K/(s(s + 3)(s + 8)) の根軌跡は、s = 0 と s = −3 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 + 3)(s + 8))
sb =
7. 定常偏差と PID 制御 ふつう
プロセス G(s) = 5/(0.5s + 1) を、比例ゲイン K = 4 で単位フィードバックのループにより制御します。ステップ入力に対する定常偏差 ess を、ステップの大きさに対する百分率で求めなさい。
G(s) = 5/(0.5s + 1) K = 4
ess = %
8. 定常偏差と PID 制御 むずかしい
R(s) + K = 25 2 s(s + 6) C(s) − 比例制御器 K = 25 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s(s + 6)) を制御しています。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 2/(s(s + 6)) K = 25
tp = s
9. ブロック線図 ふつう
R(s) + 1(s + 9) (s + 4)(s + 8) G(s) C(s) − 単位負帰還ループの G(s) = 1(s + 9)/((s + 4)(s + 8)) である。基準入力に大きさ 5 のステップを加える。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 1(s + 9)/((s + 4)(s + 8)) R = 5
ess =
10. ブロック線図 むずかしい
R(s) + K コントローラ + D(s) + 3 s + 3 プラント C(s) − 比例コントローラ K が、プラント G(s) = 3/(s + 3) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 1 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.01 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 3/(s + 3) D = 1 css ≤ 0.01
K =