1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 8.5/(s² + 6s + 17) 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) = 8.5/(s² + 6s + 17)
σ =
2.ステップ応答むずかしい
質量 m = 8 kg のおもりが、ばね定数 k = 2000 N/m のばねと粘性ダンパ c = 25 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 = 8 kgk = 2000 N/mc = 25 N·s/mF = 10 N
ζ =
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 = 100 mH です。80 Hz 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 = 100 ΩL = 100 mHf = 80 Hz
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) = 4/(s(s + 2)(s + 3)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 4/(s(s + 2)(s + 3))
ω180 = rad/s
5.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは K = 80、L(s) = K/(s(s + 4)(s + 6)) で動作しています。閉ループが不安定になるまでに、ゲインを何倍まで上げられますか。倍率 m を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 6))K = 80
m =
6.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡むずかしい
単位フィードバックのループで L(s) = K(s + 8)/(s(s + 3)(s + 6)) です。根軌跡の漸近線が実軸と交わる点 σa を求めなさい。
L(s) = K(s + 8)/(s(s + 3)(s + 6))
σa =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 1)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 1t に定常偏差 0.02 で追従しなければなりません。ゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/(s(s + 1))r(t) = 1tess = 0.02
K =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 1 + 2/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 20/((s + 5)(s + 10)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 5t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 1 + 2/sG(s) = 20/((s + 5)(s + 10))r(t) = 5t
ess =
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 23/(s + 10) を、センサのゲインが H = 0.25 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) = 23/(s + 10)H = 0.25
τ = s
10.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/(s(s + 1)(s + 3)) を単位負帰還ループに入れる。 ラウス・フルビッツの安定判別法を用いて、閉ループが安定となる最大のゲイン Kmax を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 1)(s + 3))単位負帰還
Kmax =