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。

名前: ____________________   日付: ____________

1.やさしい
r(t) = 10+K = 101s + 10y(t)−

比例制御器 K = 10 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 1/(s + 10) を制御しています。大きさ 10 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) = 1/(s + 10)K = 10r = 10
y(∞) =
2.やさしい
r(t) = 5+40(s + 2)(s + 2)(s + 5)C(s)−

大きさ 5 のステップ入力が、G(s) = 40(s + 2)/((s + 2)(s + 5)) 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) = 40(s + 2)/((s + 2)(s + 5))r(t) = 5·u(t)
ess =
3.ふつう
R(s)+K = 10.55s + 1C(s)−

プロセス G(s) = 0.5/(5s + 1) を、比例ゲイン K = 1 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) = 0.5/(5s + 1)K = 1
ess = %
4.ふつう
r(t) = 10·t²/2+5(s + 1)s²(s + 2)C(s)−

放物線入力 r(t) = 10·t²/2 が、G(s) = 5(s + 1)/(s²(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) = 5(s + 1)/(s²(s + 2))r(t) = 10·t²/2
ess =
5.むずかしい
R(s)+K2s(s + 6)C(s)−

比例制御器 K が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s(s + 6)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.707 にするゲイン K を求めなさい。

G(s) = 2/(s(s + 6))ζ = 0.707
K =
6.むずかしい
R(s)+25 + Kd​s10s(s + 4)C(s)−

PD 制御器 C(s) = 25 + 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 = 25ζ = 0.5
Kd = s

解答

  1. 1. y(∞) = 5
  2. 2. ess = 0.5556
  3. 3. ess = 66.67 %
  4. 4. ess = 4
  5. 5. K = 9.003
  6. 6. Kd = 1.181 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。