1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 39/(s² + 6s + 39) 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) = 39/(s² + 6s + 39)
σ =
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 30 % で、最初のピークは t = 0.1 s に現れる。固有角周波数 ωn を求めよ。
%OS = 30 %tp = 0.1 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 = 100 Ω, L = 22 mH です。2.2 kHz の正弦波入力が加えられます。 ゲイン |H| = |vout/vin| を dB で求めよ。
R = 100 ΩL = 22 mHf = 2.2 kHz
|H| = dB
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) = 128/(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) = 128/(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
制御対象 G(s) = (s + 5)/((s − 3)(s + 3)) は s = 3 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 − 3)(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 + 6)/(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 + 6)/(s(s + 3))
sb =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 4t が、G(s) = 5(s + 3)/(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) = 5(s + 3)/(s(s + 5))r(t) = 4t
ess =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 25 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/(s(s + 3)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.8 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 10/(s(s + 3))Kp = 25ζ = 0.8
Kd = s
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/(s(s + 6)) 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 + 6))単位負帰還
K =
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) = 1/(s + 4) 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 0.005 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 1/(s + 4)D = 1css ≤ 0.005
K =