1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 174/(s² + 4s + 58) 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) = 174/(s² + 4s + 58)
ts = s
2.ステップ応答むずかしい
質量 m = 2.5 kg のおもりが、ばね定数 k = 200 N/m のばねと粘性ダンパ c = 4 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 = 2.5 kgk = 200 N/mc = 4 N·s/mF = 10 N
ζ =
3.ボード線図と余裕ふつう
ω = 1 rad/s における G(s) = 462/((s + 11)(s + 14)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 462/((s + 11)(s + 14))ω = 1 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) = 402/(s(s + 7)(s + 9)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 402/(s(s + 7)(s + 9))
ω180 = 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 + 1)(s + 2)(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 + 1)(s + 2)(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(s + 6)) の根軌跡を示します。閉ループ極の減衰比が ζ = 0.4 となるゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 6))ζ = 0.4
K =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 0.5t が、G(s) = 50(s + 3)/(s(s + 4)(s + 10)) 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) = 50(s + 3)/(s(s + 4)(s + 10))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) = 2/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 4 rad/s、ζ = 0.8 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 2/(s + 2)ωₙ = 4 rad/sζ = 0.8
Ki =
9.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 32/(s(s + 6)) である。基準入力はランプ r(t) = 1·t である。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 32/(s(s + 6))r(t) = 1·t
ess =
10.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 23 が、プラント G(s) = 2/(s + 10) 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 1 の基準ステップと大きさ 2 の外乱ステップを同時に加える。定常出力 css を求めよ。
K = 23G(s) = 2/(s + 10)D = 2R = 1
css =