1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 49.5/(s² + 4s + 99) 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) = 49.5/(s² + 4s + 99)
tp = s
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 = 400 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 = 25 N を突然加える。 最大変位 xmax を mm で求めよ。
m = 5 kgk = 400 N/mc = 45 N·s/mF = 25 N
xmax = mm
3.ボード線図と余裕ふつう
ω = 15 rad/s における G(s) = 46(s + 19)/(s(s + 7)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 46(s + 19)/(s(s + 7))ω = 15 rad/s
∠G(jω) = °
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) = 8/(s(s + 1)(s + 5)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 8/(s(s + 1)(s + 5))
GM = dB
5.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは負帰還で、L(s) = 990/(s(s + 5)(s + 6)) です。右半平面にある閉ループ極の個数 N はいくつですか。
L(s) = 990/(s(s + 5)(s + 6))
N =
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 + 2)(s + 5)) 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 + 2)(s + 5))
ω = rad/s
7.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 1 + 4t(ステップとランプの和)が、G(s) = 20(s + 2)/(s(s + 1)) 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 + 2)/(s(s + 1))r(t) = 1 + 4t
ess =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 40 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/(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) = 5/(s(s + 5))K = 40
tp = s
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 4/(s + 4) には、ゲイン H₁ = 2 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 = 17 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの極 p を求めよ。
G(s) = 4/(s + 4)H₁ = 2K = 17
p =
10.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 68/(s(s + 6)) を、センサのゲイン H = 2 の負帰還ループに入れる。閉ループの極は複素数である。 その虚部 ωd(正の値)を rad/s で求めよ。
G(s) = 68/(s(s + 6))H = 2
ωd = rad/s