1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 30/(s² + 3s + 30) 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) = 30/(s² + 3s + 30)
ts = s
2.ステップ応答むずかしい
R = 54 Ω、L = 100 mH、C = 22 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 24 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。 コンデンサ電圧のピーク値 vC,max を求めよ。
R = 54 ΩL = 100 mHC = 22 µFV = 24 V
vC,max = V
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 = 10 Ω の両端でとり、L = 2 mH、C = 0.1 µF である。 −3 dB 帯域幅 BW を Hz で求めよ。
R = 10 ΩL = 2 mHC = 0.1 µF
BW = 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) = 138/(s(s + 6)(s + 7)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 138/(s(s + 6)(s + 7))
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 + 2)(s + 4)) です。ゲインを上げていくと、閉ループが安定限界に達します。持続振動の周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 2)(s + 4))
ω = rad/s
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 + 3)(s + 10)) 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 + 10))
sb =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 10·t²/2 が、G(s) = 2(s + 5)/(s²(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 + 5)/(s²(s + 5))r(t) = 10·t²/2
ess =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 5 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s(s + 1)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.9 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 2/(s(s + 1))Kp = 5ζ = 0.9
Kd = s
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 6/(s + 3) には、ゲイン H₁ = 0.5 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) = 6/(s + 3)H₁ = 0.5K = 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 + 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 0.1 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 6/(s + 3)D = 1css ≤ 0.1
K =