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 = 21s + 5y(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) = 1/(s + 5) 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) = 1/(s + 5)K = 2r = 2
y(∞) =
2.やさしい
R(s)+10(s + 4)(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) = 10/((s + 4)(s + 5)) です。位置偏差定数 Kp を求めなさい。

G(s) = 10/((s + 4)(s + 5))
Kp =
3.ふつう
r(t) = 0.5t+20s(s + 2)(s + 10)C(s)−

ランプ入力 r(t) = 0.5t が、G(s) = 20/(s(s + 2)(s + 10)) 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) = 20/(s(s + 2)(s + 10))r(t) = 0.5t
ess =
4.ふつう
R(s)+K(s + 1)(s + 2)C(s)−

単位フィードバックのループで G(s) = K/((s + 1)(s + 2)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 10 % となるゲイン K を求めなさい。

G(s) = K/((s + 1)(s + 2))ess = 10 %
K =
5.むずかしい
R(s)+K = 42s(s + 2)C(s)−

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(s + 2)) 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 + 2))K = 4
tp = s
6.むずかしい
R(s)+Kp​ + Ki​/s4s + 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) = 4/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 5 rad/s、ζ = 0.6 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 + 2)ωₙ = 5 rad/sζ = 0.6
Ki =

解答

  1. 1. y(∞) = 0.5714
  2. 2. Kp = 0.5
  3. 3. ess = 0.5
  4. 4. K = 18
  5. 5. tp = 1.187 s
  6. 6. Ki = 6.25

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。