1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 99/(s² + 12s + 99) 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) = 99/(s² + 12s + 99)
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 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 ハイパスフィルタ は R = 220 Ω, L = 47 mH です。1.5 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 = 220 ΩL = 47 mHf = 1.5 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) = 256/(s(s + 6)(s + 9)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 256/(s(s + 6)(s + 9))
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 + 2)(s + 10)) 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 + 2)(s + 10))
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
ループ L(s) = K/(s(s + 4)(s + 10)) について、閉ループ極を s = −2.5 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 10))s = −2.5
K =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 1/(1s + 1) を、比例ゲイン K = 2 で単位フィードバックのループにより制御します。ステップ入力に対する定常偏差 ess を、ステップの大きさに対する百分率で求めなさい。
G(s) = 1/(1s + 1)K = 2
ess = %
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 50 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s(s + 8)) を制御しています。 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) = 2/(s(s + 8))K = 50
ts = s
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/(s(s + 13)) 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 + 13))単位負帰還
K =
10.ブロック線図むずかしい
G₁ = 6/(s + 1)、G₂ = 7/(s + 7)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 1、外側の負帰還 H₂ = 0.25 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 = 6/(s + 1)G₂ = 7/(s + 7)H₁ = 1H₂ = 0.25
T(0) =