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)+50(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) = 50/((s + 4)(s + 5)) です。位置偏差定数 Kp を求めなさい。

G(s) = 50/((s + 4)(s + 5))
Kp =
2.やさしい
R(s)+5(s + 3)s(s + 1)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)/(s(s + 1)) です。速度偏差定数 Kv を求めなさい。

G(s) = 5(s + 3)/(s(s + 1))
Kv =
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 20 % となるゲイン K を求めなさい。

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

放物線入力 r(t) = 2·t²/2 が、G(s) = 2(s + 5)/(s²(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 + 5)/(s²(s + 10))r(t) = 2·t²/2
ess =
5.むずかしい
R(s)+20 + Kd​s4s(s + 3)C(s)−

PD 制御器 C(s) = 20 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/(s(s + 3)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.707 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。

G(s) = 4/(s(s + 3))Kp = 20ζ = 0.707
Kd = s
6.むずかしい
R(s)+K = 251s(s + 8)C(s)−

比例制御器 K = 25 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 1/(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) = 1/(s(s + 8))K = 25
%OS = %

解答

  1. 1. Kp = 2.5
  2. 2. Kv = 15
  3. 3. K = 40
  4. 4. ess = 2
  5. 5. Kd = 2.412 s
  6. 6. %OS = 1.516 %

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。