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)+4(s + 4)s(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) = 4(s + 4)/(s(s + 5)) です。速度偏差定数 Kv を求めなさい。

G(s) = 4(s + 4)/(s(s + 5))
Kv =
2.やさしい
r(t) = 10+K = 42s + 10y(t)−

比例制御器 K = 4 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s + 10) を制御しています。大きさ 10 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) = 2/(s + 10)K = 4r = 10
y(∞) =
3.ふつう
R(s)+K = 2050.5s + 1C(s)−

プロセス G(s) = 5/(0.5s + 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/(0.5s + 1)K = 20
ess = %
4.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 0.1 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 = 0.1
K =
5.むずかしい
R(s)+Kp​ + Ki​/s10s + 5C(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 + 5) を制御しています。閉ループは ωₙ = 3 rad/s、ζ = 1 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。

G(s) = 10/(s + 5)ωₙ = 3 rad/sζ = 1
Kp =
6.むずかしい
R(s)+K = 504s(s + 8)C(s)−

比例制御器 K = 50 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/(s(s + 8)) を制御しています。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。

G(s) = 4/(s(s + 8))K = 50
%OS = %

解答

  1. 1. Kv = 3.2
  2. 2. y(∞) = 4.444
  3. 3. ess = 0.9901 %
  4. 4. K = 500
  5. 5. Kp = 0.1
  6. 6. %OS = 39.6 %

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。