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(t) = 5+K = 210s + 10y(t)−

比例制御器 K = 2 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/(s + 10) を制御しています。大きさ 5 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 + 10)K = 2r = 5
y(∞) =
2.やさしい
R(s)+2(s + 3)(s + 1)(s + 5)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 + 3)/((s + 1)(s + 5)) です。位置偏差定数 Kp を求めなさい。

G(s) = 2(s + 3)/((s + 1)(s + 5))
Kp =
3.ふつう
R(s)+K = 190.510s + 1C(s)−

プロセス G(s) = 0.5/(10s + 1) を、比例ゲイン K = 19 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/(10s + 1)K = 19
ess = %
4.ふつう
R(s)+K(s + 2)(s + 10)C(s)−

単位フィードバックのループで G(s) = K/((s + 2)(s + 10)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 5 % となるゲイン K を求めなさい。

G(s) = K/((s + 2)(s + 10))ess = 5 %
K =
5.むずかしい
R(s)+10 + Kd​s2s(s + 1)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) = 2/(s(s + 1)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.707 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。

G(s) = 2/(s(s + 1))Kp = 10ζ = 0.707
Kd = s
6.むずかしい
R(s)+K4s(s + 2)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) = 4/(s(s + 2)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.4 にするゲイン K を求めなさい。

G(s) = 4/(s(s + 2))ζ = 0.4
K =

解答

  1. 1. y(∞) = 3.333
  2. 2. Kp = 1.2
  3. 3. ess = 9.524 %
  4. 4. K = 380
  5. 5. Kd = 2.662 s
  6. 6. K = 1.562

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。