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+40(s + 4)(s + 5)C(s)−

大きさ 10 のステップ入力が、G(s) = 40/((s + 4)(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 + 4)(s + 5))r(t) = 10·u(t)
ess =
2.やさしい
R(s)+20(s + 1)s²(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) = 20(s + 1)/(s²(s + 10)) です。加速度偏差定数 Ka を求めなさい。

G(s) = 20(s + 1)/(s²(s + 10))
Ka =
3.ふつう
r(t) = 1·t²/2+4(s + 4)s²(s + 5)C(s)−

放物線入力 r(t) = 1·t²/2 が、G(s) = 4(s + 4)/(s²(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) = 4(s + 4)/(s²(s + 5))r(t) = 1·t²/2
ess =
4.ふつう
R(s)+K(s + 4)(s + 5)C(s)−

単位フィードバックのループで G(s) = K/((s + 4)(s + 5)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 4 % となるゲイン K を求めなさい。

G(s) = K/((s + 4)(s + 5))ess = 4 %
K =
5.むずかしい
R(s)+Kp​ + Ki​/s1s + 2C(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) = 1/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 2 rad/s、ζ = 0.8 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。

G(s) = 1/(s + 2)ωₙ = 2 rad/sζ = 0.8
Kp =
6.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 = 0.6 にするゲイン K を求めなさい。

G(s) = 2/(s(s + 6))ζ = 0.6
K =

解答

  1. 1. ess = 3.333
  2. 2. Ka = 2
  3. 3. ess = 0.3125
  4. 4. K = 480
  5. 5. Kp = 1.2
  6. 6. K = 12.5

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。