1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 42/(s² + 4s + 84) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 42/(s² + 4s + 84)
tp = s
2.ステップ応答むずかしい
質量 m = 20 kg のおもりが、ばね定数 k = 100 N/m のばねと粘性ダンパ c = 45 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。 変位が最大になる時刻 tp を求めよ。
m = 20 kgk = 100 N/mc = 45 N·s/mF = 10 N
tp = s
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 = 50 Ω の両端でとり、L = 10 mH、C = 0.1 µF である。 −3 dB 帯域幅 BW を Hz で求めよ。
R = 50 ΩL = 10 mHC = 0.1 µF
BW = 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) = 32/(s(s + 8)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 32/(s(s + 8))
PM = °
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 = 97.5、L(s) = K/(s(s + 3)(s + 10)) 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 + 3)(s + 10))K = 97.5
m =
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 + 6)(s + 8)) について、閉ループ極を s = −3 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 6)(s + 8))s = −3
K =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 0.5·t²/2 が、G(s) = 2(s + 1)/(s²(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) = 2(s + 1)/(s²(s + 4))r(t) = 0.5·t²/2
ess =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = Kp + Ki/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/(s + 1) を制御しています。閉ループは ωₙ = 10 rad/s、ζ = 1 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 4/(s + 1)ωₙ = 10 rad/sζ = 1
Kp =
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/((s + 1)(s + 8)) 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 + 1)(s + 8))単位負帰還
K =
10.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/(s(s + 4)(s + 8)) 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(s + 4)(s + 8))単位負帰還
ω = rad/s