1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 16/(s² + 5s + 16) 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) = 16/(s² + 5s + 16)
σ =
2.ステップ応答むずかしい
質量 m = 0.5 kg のおもりが、ばね定数 k = 1000 N/m のばねと粘性ダンパ c = 9 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 = 10 N を突然加える。 減衰比 ζ を求めよ。
m = 0.5 kgk = 1000 N/mc = 9 N·s/mF = 10 N
ζ =
3.ボード線図と余裕ふつう
ω = 15 rad/s における G(s) = 11(s + 15)/(s(s + 4)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 11(s + 15)/(s(s + 4))ω = 15 rad/s
∠G(jω) = °
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) = K/(s(s + 8)(s + 9)) である。 ゲイン余裕が 10 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 8)(s + 9))GM = 10 dB
K =
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 + 3)(s + 5)(s + 6))、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 + 3)(s + 5)(s + 6))
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 + 3)(s + 5)(s + 6)) の根軌跡を描きました。軌跡が虚軸と交わる周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/((s + 3)(s + 5)(s + 6))
ω = rad/s
7.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 10 + 5t(ステップとランプの和)が、G(s) = 50/(s(s + 2)(s + 4)) 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) = 50/(s(s + 2)(s + 4))r(t) = 10 + 5t
ess =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 1 + 1/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 20/((s + 2)(s + 4)) 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 + 1/sG(s) = 20/((s + 2)(s + 4))r(t) = 1t
ess =
9.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 1(s + 3)/((s + 6)(s + 7)) である。基準入力に大きさ 10 のステップを加える。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 1(s + 3)/((s + 6)(s + 7))R = 10
ess =
10.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/((s + 1)(s + 3)(s + 4)) 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 + 1)(s + 3)(s + 4))単位負帰還
ω = rad/s