1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 36/(s² + 6s + 72) 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) = 36/(s² + 6s + 72)
σ =
2.ステップ応答むずかしい
質量 m = 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 = 28 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 = 20 N を突然加える。 減衰比 ζ を求めよ。
m = 5 kgk = 1000 N/mc = 28 N·s/mF = 20 N
ζ =
3.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ローパスフィルタ は R = 47 kΩ, C = 100 nF です。340 Hz の正弦波入力が加えられます。 ゲイン |H| = |vout/vin| を dB で求めよ。
R = 47 kΩC = 100 nFf = 340 Hz
|H| = 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) = 72.5/(s(s + 5)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 72.5/(s(s + 5))
ωc = rad/s
5.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
単位フィードバックのループで L(s) = K/((s + 3)(s + 4)(s + 6))、K > 0 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 + 3)(s + 4)(s + 6))
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 + 3)(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 + 3)(s + 5)(s + 6))
ω = rad/s
7.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 1 + 2t(ステップとランプの和)が、G(s) = 10/(s(s + 2)) 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) = 10/(s(s + 2))r(t) = 1 + 2t
ess =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 50 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/(s(s + 6)) を制御しています。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 10/(s(s + 6))K = 50
%OS = %
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 2/(s + 10) を、センサのゲインが H = 0.2 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) = 2/(s + 10)H = 0.2
τ = s
10.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 23 が、プラント G(s) = 4/(s + 1) を単位負帰還ループで駆動する。外乱 D はプラントの入力に加わる(コントローラの出力に加算される)。 R = 0 のとき、大きさ 1 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 23G(s) = 4/(s + 1)D = 1R = 0
css =