1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 83/(s² + 10s + 83) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 83/(s² + 10s + 83)
%OS = %
2.ステップ応答むずかしい
質量 m = 1 kg のおもりが、ばね定数 k = 5000 N/m のばねと粘性ダンパ c = 85 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 = 20 N を突然加える。 最大変位 xmax を mm で求めよ。
m = 1 kgk = 5000 N/mc = 85 N·s/mF = 20 N
xmax = mm
3.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ローパスフィルタ は R = 3.3 kΩ, C = 4.7 nF です。41 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 = 41 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) = 180/(s(s + 4)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 180/(s(s + 4))
ωc = 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 + 11)/(s(s + 3)(s + 4))、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 + 11)/(s(s + 3)(s + 4))
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 + 16)/(s(s + 8)) の根軌跡は、s = 0 と s = −8 の間で実軸から離れ、円を描いて零点の左側で再び実軸に戻ります。合流点 si を求めなさい。
L(s) = K(s + 16)/(s(s + 8))
si =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 5/(10s + 1) を、比例ゲイン K = 1 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/(10s + 1)K = 1
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 + 1) を制御しています。閉ループは ωₙ = 8 rad/s、ζ = 1 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 + 1)ωₙ = 8 rad/sζ = 1
Kp =
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 28/(s + 2) を、センサのゲインが H = 2 の負帰還ループで制御する。 閉ループの時定数 τ を求めよ。
G(s) = 28/(s + 2)H = 2
τ = s
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 + 4) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 0.5 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.15 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 6/(s + 4)D = 0.5css ≤ 0.15
K =