1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 49/(s² + 6s + 49) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 49/(s² + 6s + 49)
tp = s
2.ステップ応答むずかしい
R = 7 Ω、L = 50 mH、C = 47 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 10 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 = 7 ΩL = 50 mHC = 47 µFV = 10 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 = 2 Ω の両端でとり、L = 10 mH、C = 1 µF である。 −3 dB 帯域幅 BW を Hz で求めよ。
R = 2 ΩL = 10 mHC = 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) = 440/(s(s + 8)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 440/(s(s + 8))
PM = °
5.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
制御対象 G(s) = (s + 5)/((s − 2)(s + 3)) は s = 2 に不安定な極をもちます。比例ゲイン K で、その周りに単位フィードバックのループを組みます。閉ループが安定になる最小のゲイン Kmin を求めなさい。
G(s) = (s + 5)/((s − 2)(s + 3))
Kmin =
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 + 5)/(s(s + 3)) の根軌跡は、s = 0 と s = −3 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。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K(s + 5)/(s(s + 3))
sb =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
単位フィードバックのループで G(s) = K/((s + 1)(s + 4)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 2 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 1)(s + 4))ess = 2 %
K =
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 = 5 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 = 5 rad/sζ = 1
Kp =
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 3/(s + 7) には、ゲイン H₁ = 1 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 = 11 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) = 3/(s + 7)H₁ = 1K = 11
p =
10.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/(s(s + 1)(s + 7)) を単位負帰還ループに入れる。 安定な最大ゲインでは、ループは振動します。振動の周波数 ω を rad/s で求めよ。
G(s) = K/(s(s + 1)(s + 7))単位負帰還
ω = rad/s