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 = 25s + 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) = 5/(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) = 5/(s + 10)K = 2r = 5
y(∞) =
2.やさしい
R(s)+5(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) = 5(s + 5)/(s²(s + 2)) です。加速度偏差定数 Ka を求めなさい。

G(s) = 5(s + 5)/(s²(s + 2))
Ka =
3.ふつう
R(s)+K = 452s + 1C(s)−

プロセス G(s) = 5/(2s + 1) を、比例ゲイン K = 4 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) = 5/(2s + 1)K = 4
ess = %
4.ふつう
R(s)+K = 1510s + 1C(s)−

プロセス G(s) = 5/(10s + 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) = 5/(10s + 1)K = 1
ess = %
5.むずかしい
R(s)+Kp​ + Ki​/s4s + 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) = 4/(s + 1) を制御しています。閉ループは ωₙ = 2 rad/s、ζ = 1 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。

G(s) = 4/(s + 1)ωₙ = 2 rad/sζ = 1
Ki =
6.むずかしい
R(s)+K4s(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) = 4/(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) = 4/(s(s + 6))ζ = 0.707
K =

解答

  1. 1. y(∞) = 2.5
  2. 2. Ka = 12.5
  3. 3. ess = 4.762 %
  4. 4. ess = 16.67 %
  5. 5. Ki = 1
  6. 6. K = 4.501

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。