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) = 2+K = 2010s + 4y(t)−

比例制御器 K = 20 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/(s + 4) を制御しています。大きさ 2 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 + 4)K = 20r = 2
y(∞) =
2.やさしい
R(s)+C(s)G(s)C(s)−

制御器 C(s) = 2(s + 5)/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 1/(s(s + 3)) を制御しています。このループのシステムの型 N はいくつですか。

C(s) = 2(s + 5)/sG(s) = 1/(s(s + 3))
N =
3.ふつう
R(s)+K = 20510s + 1C(s)−

プロセス G(s) = 5/(10s + 1) を、比例ゲイン K = 20 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 = 20
ess = %
4.ふつう
r(t) = 1 + 5t+50s(s + 2)(s + 4)C(s)−

入力 r(t) = 1 + 5t(ステップとランプの和)が、G(s) = 50/(s(s + 2)(s + 4)) 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) = 50/(s(s + 2)(s + 4))r(t) = 1 + 5t
ess =
5.むずかしい
r(t) = 5t+2 + 1/s5(s + 1)(s + 2)C(s)−

PI 制御器 C(s) = 2 + 1/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/((s + 1)(s + 2)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 5t に対する定常偏差 ess を求めなさい。

C(s) = 2 + 1/sG(s) = 5/((s + 1)(s + 2))r(t) = 5t
ess =
6.むずかしい
R(s)+K = 252s(s + 6)C(s)−

比例制御器 K = 25 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。 ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、ステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。

G(s) = 2/(s(s + 6))K = 25
ts = s

解答

  1. 1. y(∞) = 1.961
  2. 2. N = 2
  3. 3. ess = 0.9901 %
  4. 4. ess = 0.8
  5. 5. ess = 2
  6. 6. ts = 1.333 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。