1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 96/(s² + 7s + 48) 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) = 96/(s² + 7s + 48)
σ =
2.ステップ応答むずかしい
質量 m = 1 kg のおもりが、ばね定数 k = 800 N/m のばねと粘性ダンパ c = 6 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。 変位のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
m = 1 kgk = 800 N/mc = 6 N·s/mF = 10 N
%OS = %
3.ボード線図と余裕ふつう
図の直列 RLC バンドパスフィルタでは、出力は R = 5 Ω の両端でとり、L = 1 mH、C = 1 µF である。 中心(共振)周波数 f0 を Hz で求めよ。
R = 5 ΩL = 1 mHC = 1 µF
f0 = Hz
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) = 272/(s(s + 4)(s + 8)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 272/(s(s + 4)(s + 8))
ω180 = rad/s
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 + 1)(s + 3)(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 + 1)(s + 3)(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 + 5)(s² + 4s + 8)) について、上半平面にある複素極からの根軌跡の出発角 θd を、正の実軸から測って求めなさい。
L(s) = K/((s + 5)(s² + 4s + 8))
θd = °
7.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 3t が、G(s) = 20(s + 4)/(s(s + 1)(s + 10)) 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) = 20(s + 4)/(s(s + 1)(s + 10))r(t) = 3t
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 + 1)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.707 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 10/(s(s + 1))Kp = 25ζ = 0.707
Kd = s
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 36/(s + 6) を、センサのゲインが H = 0.1 の負帰還ループで制御する。 閉ループの時定数 τ を求めよ。
G(s) = 36/(s + 6)H = 0.1
τ = s
10.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 9 が、プラント G(s) = 4/(s + 5) を単位負帰還ループで駆動する。外乱 D はプラントの入力に加わる(コントローラの出力に加算される)。 R = 0 のとき、大きさ 10 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 9G(s) = 4/(s + 5)D = 10R = 0
css =