1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 74/(s² + 5s + 37) 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) = 74/(s² + 5s + 37)
ts = s
2.ステップ応答むずかしい
零点をもたない 2 次系のステップ応答で、オーバーシュートは 8 % で、最初のピークは t = 0.2 s に現れる。固有角周波数 ωn を求めよ。
%OS = 8 %tp = 0.2 s
ωn = rad/s
3.ボード線図と余裕ふつう
図の RL ローパスフィルタ は R = 47 Ω, L = 4.7 mH です。6.4 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 = 47 ΩL = 4.7 mHf = 6.4 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) = 16/(s(s + 1)(s + 6)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 16/(s(s + 1)(s + 6))
ω180 = rad/s
5.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 6)(s + 8)) 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 + 6)(s + 8))
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 + 5)(s + 8)) の根軌跡は、s = 0 と s = −5 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 + 5)(s + 8))
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 + 2)(s + 4)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 10 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 2)(s + 4))ess = 10 %
K =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 1 + 4/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/((s + 2)(s + 5)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 1t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 1 + 4/sG(s) = 2/((s + 2)(s + 5))r(t) = 1t
ess =
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 28/(s + 5) を、センサのゲインが H = 0.5 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 1 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 28/(s + 5)H = 0.5R = 1
css =
10.ブロック線図むずかしい
G₁ = 9/(s + 1)、G₂ = 9/(s + 5)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 4、外側の負帰還 H₂ = 0.1 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 = 9/(s + 1)G₂ = 9/(s + 5)H₁ = 4H₂ = 0.1
T(0) =