1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 13/(s² + 7s + 26) 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) = 13/(s² + 7s + 26)
σ =
2.ステップ応答むずかしい
R = 57 Ω、L = 20 mH、C = 1 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 12 V のステップを加える。コンデンサは充電されておらず、ステップの前には電流は流れていない。 コンデンサ電圧のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
R = 57 ΩL = 20 mHC = 1 µFV = 12 V
%OS = %
3.ボード線図と余裕ふつう
図の RL ハイパスフィルタ は R = 1000 Ω, L = 47 mH です。10 kHz 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 = 1000 ΩL = 47 mHf = 10 kHz
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) = K/(s(s + 3)(s + 5)) である。 ゲイン余裕が 2 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 5))GM = 2 dB
K =
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 + 2)(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 + 2)(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 + 7)) 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 + 1)(s + 7))
K =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 5t が、G(s) = 20/(s(s + 2)(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 + 2)(s + 10))r(t) = 5t
ess =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 20 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。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 4/(s(s + 5))K = 20
tp = s
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 7/(s + 2) には、ゲイン H₁ = 0.5 の内側(マイナー)の負帰還ループがある。コントローラのゲイン K = 19 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの直流ゲイン T(0) を求めよ。
G(s) = 7/(s + 2)H₁ = 0.5K = 19
T(0) =
10.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K が、プラント G(s) = 3/(s + 2) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 0.5 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.15 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 3/(s + 2)D = 0.5css ≤ 0.15
K =