1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 243/(s² + 3s + 81) 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) = 243/(s² + 3s + 81)
σ =
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 + 5)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 2 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 5))%OS = 2 %
K =
3.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ハイパスフィルタ は R = 3.3 kΩ, C = 4.7 nF です。51 kHz の正弦波入力が加えられます。 vin に対する vout の位相のずれ φ を度で求めよ。
R = 3.3 kΩC = 4.7 nFf = 51 kHz
φ = °
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) = 8/(s(s + 1)(s + 3)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 8/(s(s + 1)(s + 3))
ω180 = rad/s
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 = 165、L(s) = K/(s(s + 5)(s + 6)) 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 + 5)(s + 6))K = 165
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 + 1)(s + 5)(s + 6)) の根軌跡を描きました。軌跡が虚軸と交わる周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/((s + 1)(s + 5)(s + 6))
ω = rad/s
7.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 2 + 2t(ステップとランプの和)が、G(s) = 5/(s(s + 1)) 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) = 5/(s(s + 1))r(t) = 2 + 2t
ess =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 20 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s(s + 5)) を制御しています。 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) = 2/(s(s + 5))K = 20
ts = s
9.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 7(s + 5)/((s + 1)(s + 9)) である。基準入力に大きさ 10 のステップを加える。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 7(s + 5)/((s + 1)(s + 9))R = 10
ess =
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) = 7/(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 0.02333 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 7/(s + 3)D = 1css ≤ 0.02333
K =