1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 156/(s² + 11s + 78) 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) = 156/(s² + 11s + 78)
σ =
2.ステップ応答むずかしい
質量 m = 2.5 kg のおもりが、ばね定数 k = 1000 N/m のばねと粘性ダンパ c = 50 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 = 100 N を突然加える。 減衰比 ζ を求めよ。
m = 2.5 kgk = 1000 N/mc = 50 N·s/mF = 100 N
ζ =
3.ボード線図と余裕ふつう
ω = 10 rad/s における G(s) = 1760/((s + 11)(s + 20)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 1760/((s + 11)(s + 20))ω = 10 rad/s
|G(jω)| = dB
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) = 44/(s(s + 4)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 44/(s(s + 4))
ωc = 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 + 1)(s + 5)) 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(s + 1)(s + 5))
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 + 1)(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 + 1)(s + 5)(s + 6))
ω = rad/s
7.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 1/(0.5s + 1) を、比例ゲイン K = 4 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/(0.5s + 1)K = 4
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 + 5) を制御しています。閉ループは ωₙ = 8 rad/s、ζ = 0.7 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 4/(s + 5)ωₙ = 8 rad/sζ = 0.7
Ki =
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 20/(s + 5) 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) = 20/(s + 5)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 + 5)(s + 6)) 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 + 5)(s + 6))単位負帰還
ω = rad/s