1. ステップ応答 ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 25/(s² + 4s + 50) 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) = 25/(s² + 4s + 50)
ts = s
2. ステップ応答 むずかしい
k = 800 N/m c = 13 N·s/m m = 5 kg F = 100 N x(t) 質量 m = 5 kg のおもりが、ばね定数 k = 800 N/m のばねと粘性ダンパ c = 13 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 = 100 N を突然加える。 変位のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
m = 5 kg k = 800 N/m c = 13 N·s/m F = 100 N
%OS = %
3. ボード線図と余裕 ふつう
|H| (dB) 0.1 1 10 100 1000 −80 −60 −40 −20 0 20 ω (rad/s) ω = 10 ω = 10 rad/s における G(s) = 570/((s + 3)(s + 19)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 570/((s + 3)(s + 19)) ω = 10 rad/s
|G(jω)| = dB
4. ボード線図と余裕 むずかしい
|H| (dB) 0.1 0.1 1 1 10 10 100 100 −80 −60 −40 −20 0 20 40 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −270 −180 −90 0 ω180 ユニティフィードバック系の開ループ伝達関数は L(s) = 132/(s(s + 3)(s + 7)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 132/(s(s + 3)(s + 7))
GM = dB
5. 安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡 ふつう
R(s) + 1040 1 s(s + 5)(s + 8) C(s) − 図のループは負帰還で、L(s) = 1040/(s(s + 5)(s + 8)) です。右半平面にある閉ループ極の個数 N はいくつですか。
L(s) = 1040/(s(s + 5)(s + 8))
N =
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 = 0.5 となるゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 6)) ζ = 0.5
K =
7. 定常偏差と PID 制御 ふつう
r(t) = 10 + 5t + 4 s(s + 5) C(s) − 入力 r(t) = 10 + 5t(ステップとランプの和)が、G(s) = 4/(s(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) = 4/(s(s + 5)) r(t) = 10 + 5t
ess =
8. 定常偏差と PID 制御 むずかしい
R(s) + K = 2 10 s(s + 5) C(s) − 比例制御器 K = 2 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/(s(s + 5)) を制御しています。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 10/(s(s + 5)) K = 2
%OS = %
9. ブロック線図 ふつう
プラント G(s) = K/(s(s + 14)) を単位負帰還ループに入れる。閉ループが臨界減衰(等しい 2 つの実数極)になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 14)) 単位負帰還
K =
10. ブロック線図 むずかしい
R(s) + 11 s + 1 G₁ + 4 s + 5 G₂ C(s) 4 H₁ − 0.2 H₂ − G₁ = 11/(s + 1)、G₂ = 4/(s + 5)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 4、外側の負帰還 H₂ = 0.2 のブロック線図を簡単にせよ。C(s)/R(s) の直流ゲイン T(0) を求めよ。
G₁ = 11/(s + 1) G₂ = 4/(s + 5) H₁ = 4 H₂ = 0.2
T(0) =