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 + 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) = 2/(s(s + 5)) です。速度偏差定数 Kv を求めなさい。

G(s) = 2/(s(s + 5))
Kv =
2.やさしい
r(t) = 2+K = 21s + 1y(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 + 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) = 1/(s + 1)K = 2r = 2
y(∞) =
3.ふつう
r(t) = 1 + 0.5t+20(s + 3)s(s + 5)C(s)−

入力 r(t) = 1 + 0.5t(ステップとランプの和)が、G(s) = 20(s + 3)/(s(s + 5)) 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 + 3)/(s(s + 5))r(t) = 1 + 0.5t
ess =
4.ふつう
R(s)+K = 42.55s + 1C(s)−

プロセス G(s) = 2.5/(5s + 1) を、比例ゲイン K = 4 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) = 2.5/(5s + 1)K = 4
ess = %
5.むずかしい
R(s)+K = 1610s(s + 8)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) = 10/(s(s + 8)) 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) = 10/(s(s + 8))K = 16
ts = s
6.むずかしい
R(s)+K = 252s(s + 6)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) = 2/(s(s + 6)) 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 + 6))K = 25
tp = s

解答

  1. 1. Kv = 0.4
  2. 2. y(∞) = 1.333
  3. 3. ess = 0.04167
  4. 4. ess = 9.091 %
  5. 5. ts = 1 s
  6. 6. tp = 0.4906 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。