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)+2s(s + 1)(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) = 2/(s(s + 1)(s + 10)) です。速度偏差定数 Kv を求めなさい。

G(s) = 2/(s(s + 1)(s + 10))
Kv =
2.やさしい
r(t) = 2+K = 32s + 1y(t)−

比例制御器 K = 3 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s + 1) 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) = 2/(s + 1)K = 3r = 2
y(∞) =
3.ふつう
R(s)+K(s + 1)(s + 10)C(s)−

単位フィードバックのループで G(s) = K/((s + 1)(s + 10)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 5 % となるゲイン K を求めなさい。

G(s) = K/((s + 1)(s + 10))ess = 5 %
K =
4.ふつう
r(t) = 10 + 4t+2s(s + 1)(s + 10)C(s)−

入力 r(t) = 10 + 4t(ステップとランプの和)が、G(s) = 2/(s(s + 1)(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) = 2/(s(s + 1)(s + 10))r(t) = 10 + 4t
ess =
5.むずかしい
R(s)+K = 161s(s + 6)C(s)−

比例制御器 K = 16 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 1/(s(s + 6)) 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) = 1/(s(s + 6))K = 16
%OS = %
6.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 = 8 rad/s、ζ = 0.8 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 = 8 rad/sζ = 0.8
Ki =

解答

  1. 1. Kv = 0.2
  2. 2. y(∞) = 1.714
  3. 3. K = 190
  4. 4. ess = 20
  5. 5. %OS = 2.838 %
  6. 6. Ki = 16

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。