1. ステップ応答 ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 42.5/(s² + 4s + 85) 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) = 42.5/(s² + 4s + 85)
tp = s
2. ステップ応答 むずかしい
k = 200 N/m c = 24 N·s/m m = 2 kg F = 25 N x(t) 質量 m = 2 kg のおもりが、ばね定数 k = 200 N/m のばねと粘性ダンパ c = 24 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 = 25 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 = 2 kg k = 200 N/m c = 24 N·s/m F = 25 N
%OS = %
3. ボード線図と余裕 ふつう
|H| (dB) 0.1 0.1 1 1 10 10 100 100 −20 0 20 40 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −90 −45 0 ω = 5 ω = 5 rad/s における G(s) = 16(s + 3)/(s(s + 6)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 16(s + 3)/(s(s + 6)) ω = 5 rad/s
∠G(jω) = °
4. ボード線図と余裕 むずかしい
|H| (dB) 0.1 0.1 1 1 10 10 100 100 −60 −40 −20 0 20 40 60 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −270 −180 −90 0 ω180 ユニティフィードバック系の開ループ伝達関数は L(s) = 1020/(s(s + 8)(s + 10)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 1020/(s(s + 8)(s + 10))
GM = dB
5. 安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡 ふつう
R(s) + K s + 10 (s − 4)(s + 1) C(s) − 制御対象 G(s) = (s + 10)/((s − 4)(s + 1)) は s = 4 に不安定な極をもちます。比例ゲイン K で、その周りに単位フィードバックのループを組みます。閉ループが安定になる最小のゲイン Kmin を求めなさい。
G(s) = (s + 10)/((s − 4)(s + 1))
Kmin =
6. 安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡 むずかしい
Re Im −1 −2 −3 −4 −5 −6 −7 −8 −9 −10 1 j1 j2 sb L(s) = K/((s + 2)(s + 8)) の根軌跡を示します。2 つの閉ループ極が実軸上で一致する分岐点 sb でのゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/((s + 2)(s + 8))
K =
7. 定常偏差と PID 制御 ふつう
r(t) = 1 + 5t + 20 s(s + 4)(s + 10) C(s) − 入力 r(t) = 1 + 5t(ステップとランプの和)が、G(s) = 20/(s(s + 4)(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(s + 4)(s + 10)) r(t) = 1 + 5t
ess =
8. 定常偏差と PID 制御 むずかしい
比例制御器 K が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/(s(s + 5)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.6 にするゲイン K を求めなさい。
G(s) = 4/(s(s + 5)) ζ = 0.6
K =
9. ブロック線図 ふつう
R(s) + 19 s + 1 G(s) C(s) 0.2 H − プラント G(s) = 19/(s + 1) を、センサのゲインが H = 0.2 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 12 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 19/(s + 1) H = 0.2 R = 12
css =
10. ブロック線図 むずかしい
R(s) + K コントローラ + D(s) + 3 s + 1 プラント C(s) − 比例コントローラ K が、プラント G(s) = 3/(s + 1) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 10 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 6 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 3/(s + 1) D = 10 css ≤ 6
K =