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+2(s + 1)(s + 5)C(s)−

大きさ 2 のステップ入力が、G(s) = 2/((s + 1)(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) = 2/((s + 1)(s + 5))r(t) = 2·u(t)
ess =
2.やさしい
R(s)+5(s + 3)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) = 5(s + 3)/(s²(s + 10)) です。加速度偏差定数 Ka を求めなさい。

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

ランプ入力 r(t) = 2t が、G(s) = 4/(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) = 4/(s(s + 2)(s + 4))r(t) = 2t
ess =
4.ふつう
r(t) = 2t+Ks(s + 5)C(s)−

G(s) = K/(s(s + 5)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 2t に定常偏差 0.01 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 + 5))r(t) = 2tess = 0.01
K =
5.むずかしい
R(s)+Kp​ + Ki​/s2s + 4C(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) = 2/(s + 4) を制御しています。閉ループは ωₙ = 8 rad/s、ζ = 0.5 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。

G(s) = 2/(s + 4)ωₙ = 8 rad/sζ = 0.5
Kp =
6.むずかしい
R(s)+K = 102s(s + 4)C(s)−

比例制御器 K = 10 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s(s + 4)) を制御しています。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。

G(s) = 2/(s(s + 4))K = 10
tp = s

解答

  1. 1. ess = 1.429
  2. 2. Ka = 1.5
  3. 3. ess = 4
  4. 4. K = 1000
  5. 5. Kp = 2
  6. 6. tp = 0.7854 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。