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)+20s(s + 2)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) = 20/(s(s + 2)) です。速度偏差定数 Kv を求めなさい。

G(s) = 20/(s(s + 2))
Kv =
2.やさしい
r(t) = 5+K = 202s + 2y(t)−

比例制御器 K = 20 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s + 2) を制御しています。大きさ 5 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 + 2)K = 20r = 5
y(∞) =
3.ふつう
r(t) = 2t+50(s + 2)s(s + 4)C(s)−

ランプ入力 r(t) = 2t が、G(s) = 50(s + 2)/(s(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) = 50(s + 2)/(s(s + 4))r(t) = 2t
ess =
4.ふつう
r(t) = 2 + 3t+4s(s + 4)C(s)−

入力 r(t) = 2 + 3t(ステップとランプの和)が、G(s) = 4/(s(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 + 4))r(t) = 2 + 3t
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。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。

G(s) = 2/(s(s + 5))K = 40
%OS = %
6.むずかしい
R(s)+5 + Kd​s10s(s + 3)C(s)−

PD 制御器 C(s) = 5 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/(s(s + 3)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.9 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。

G(s) = 10/(s(s + 3))Kp = 5ζ = 0.9
Kd = s

解答

  1. 1. Kv = 10
  2. 2. y(∞) = 4.762
  3. 3. ess = 0.08
  4. 4. ess = 3
  5. 5. %OS = 40.07 %
  6. 6. Kd = 0.9728 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。