解答つき定常偏差と PID 制御ワークシート

無料で印刷できる定常偏差と PID 制御のワークシート:やさしい問題から試験レベルまで 6 問、解答つき。印刷するか PDF で保存できます。

先生方へ: 授業で自由に印刷・コピーしてお使いいただけます。新しいワークシートごとに数値が変わり、専用の解答が付きます。授業ページに ExamProblems へのリンクを載せていただけると嬉しいです。

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1.やさしい
R(s)+20(s + 5)s²(s + 2)C(s)−

単位フィードバックのループの開ループ伝達関数が G(s) = 20(s + 5)/(s²(s + 2)) です。加速度偏差定数 Ka を求めなさい。

G(s) = 20(s + 5)/(s²(s + 2))
Ka =
2.やさしい
r(t) = 1+K = 310s + 2y(t)−

比例制御器 K = 3 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/(s + 2) を制御しています。大きさ 1 のステップ入力を加えます。出力の最終値 y(∞) を求めなさい。

G(s) = 10/(s + 2)K = 3r = 1
y(∞) =
3.ふつう
R(s)+K = 102.55s + 1C(s)−

プロセス G(s) = 2.5/(5s + 1) を、比例ゲイン K = 10 で単位フィードバックのループにより制御します。ステップ入力に対する定常偏差 ess を、ステップの大きさに対する百分率で求めなさい。

G(s) = 2.5/(5s + 1)K = 10
ess = %
4.ふつう
r(t) = 5t+4s(s + 5)(s + 10)C(s)−

ランプ入力 r(t) = 5t が、G(s) = 4/(s(s + 5)(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) = 4/(s(s + 5)(s + 10))r(t) = 5t
ess =
5.むずかしい
R(s)+Kp​ + Ki​/s2s + 4C(s)−

PI 制御器 C(s) = Kp + Ki/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s + 4) を制御しています。閉ループは ωₙ = 10 rad/s、ζ = 0.8 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。

G(s) = 2/(s + 4)ωₙ = 10 rad/sζ = 0.8
Ki =
6.むずかしい
R(s)+20 + Kd​s10s(s + 4)C(s)−

PD 制御器 C(s) = 20 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/(s(s + 4)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.5 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。

G(s) = 10/(s(s + 4))Kp = 20ζ = 0.5
Kd = s

解答

  1. 1. Ka = 50
  2. 2. y(∞) = 0.9375
  3. 3. ess = 3.846 %
  4. 4. ess = 62.5
  5. 5. Ki = 50
  6. 6. Kd = 1.014 s

ステップごとの詳しい解答:このトピックは examproblems.com で練習できます。