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 + 1)s²(s + 4)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 + 1)/(s²(s + 4)) です。加速度偏差定数 Ka を求めなさい。

G(s) = 4(s + 1)/(s²(s + 4))
Ka =
2.やさしい
R(s)+10(s + 4)s(s + 5)(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) = 10(s + 4)/(s(s + 5)(s + 10)) です。速度偏差定数 Kv を求めなさい。

G(s) = 10(s + 4)/(s(s + 5)(s + 10))
Kv =
3.ふつう
r(t) = 5·t²/2+20(s + 1)s²(s + 4)C(s)−

放物線入力 r(t) = 5·t²/2 が、G(s) = 20(s + 1)/(s²(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) = 20(s + 1)/(s²(s + 4))r(t) = 5·t²/2
ess =
4.ふつう
R(s)+K = 10410s + 1C(s)−

プロセス G(s) = 4/(10s + 1) を、比例ゲイン K = 10 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) = 4/(10s + 1)K = 10
ess = %
5.むずかしい
R(s)+K = 402s(s + 5)C(s)−

比例制御器 K = 40 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s(s + 5)) 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 + 5))K = 40
ts = s
6.むずかしい
R(s)+Kp​ + Ki​/s5s + 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) = 5/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 6 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) = 5/(s + 2)ωₙ = 6 rad/sζ = 0.6
Ki =

解答

  1. 1. Ka = 1
  2. 2. Kv = 0.8
  3. 3. ess = 1
  4. 4. ess = 2.439 %
  5. 5. ts = 1.6 s
  6. 6. Ki = 7.2

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。