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)+2(s + 2)(s + 10)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) = 2/((s + 2)(s + 10)) です。位置偏差定数 Kp を求めなさい。

G(s) = 2/((s + 2)(s + 10))
Kp =
2.やさしい
R(s)+20(s + 1)s²(s + 1)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 + 1)/(s²(s + 1)) です。加速度偏差定数 Ka を求めなさい。

G(s) = 20(s + 1)/(s²(s + 1))
Ka =
3.ふつう
r(t) = 5t+Ks(s + 10)C(s)−

G(s) = K/(s(s + 10)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 5t に定常偏差 0.02 で追従しなければなりません。ゲイン K を求めなさい。

G(s) = K/(s(s + 10))r(t) = 5tess = 0.02
K =
4.ふつう
r(t) = 4t+2s(s + 1)C(s)−

ランプ入力 r(t) = 4t が、G(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) = 2/(s(s + 1))r(t) = 4t
ess =
5.むずかしい
R(s)+Kp​ + Ki​/s10s + 1C(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) = 10/(s + 1) を制御しています。閉ループは ωₙ = 6 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) = 10/(s + 1)ωₙ = 6 rad/sζ = 0.8
Ki =
6.むずかしい
R(s)+10 + Kd​s5s(s + 3)C(s)−

PD 制御器 C(s) = 10 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/(s(s + 3)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.9 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。

G(s) = 5/(s(s + 3))Kp = 10ζ = 0.9
Kd = s

解答

  1. 1. Kp = 0.1
  2. 2. Ka = 20
  3. 3. K = 2500
  4. 4. ess = 2
  5. 5. Ki = 3.6
  6. 6. Kd = 1.946 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。