1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 291/(s² + 9s + 97) 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) = 291/(s² + 9s + 97)
tp = s
2.ステップ応答むずかしい
質量 m = 8 kg のおもりが、ばね定数 k = 500 N/m のばねと粘性ダンパ c = 76 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。 変位が最大になる時刻 tp を求めよ。
m = 8 kgk = 500 N/mc = 76 N·s/mF = 20 N
tp = s
3.ボード線図と余裕ふつう
ω = 3 rad/s における G(s) = 240/((s + 3)(s + 20)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 240/((s + 3)(s + 20))ω = 3 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) = K/(s(s + 1)(s + 9)) である。 ゲイン余裕が 6 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 1)(s + 9))GM = 6 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 + 3)(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 + 3)(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(s + 5)) の根軌跡を示します。閉ループ極の減衰比が ζ = 0.707 となるゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 5))ζ = 0.707
K =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 5 + 1t(ステップとランプの和)が、G(s) = 4/(s(s + 4)) 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) = 4/(s(s + 4))r(t) = 5 + 1t
ess =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 25 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 1/(s(s + 6)) を制御しています。 ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、ステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 1/(s(s + 6))K = 25
ts = s
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 33/(s + 5) 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) = 33/(s + 5)H = 0.2
τ = s
10.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 76/(s(s + 7)) 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。 その実部 σ を求めよ。
G(s) = 76/(s(s + 7))H = 2
σ =