解答つきステップ応答ワークシート

無料で印刷できるステップ応答のワークシート: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
t (s)y(t)505 s15

t = 0 で 1 次のプロセスにステップを加える。出力は 0 から始まり、50 に落ち着く。t = 5 s での読みは 15 である。時定数 τ を求めよ。

y(∞) = 50y(5) = 15
τ = s
2.やさしい
t (s)y(t)4t = ?60 %

1 次系 G(s) = 4/(4s + 1) に、t = 0 で大きさ 1 のステップ入力を加える。系は静止状態から始まる。 出力が最終値の 60 % に達するまでの時間はどれだけか。t を求めよ。

G(s) = 4/(4s + 1)U = 160 %
t = s
3.ふつう
t (s)y(t)1

ある系の伝達関数は G(s) = 5/(s² + 3s + 5) で、単位ステップ入力を受ける。 固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。

G(s) = 5/(s² + 3s + 5)
ωn = rad/s
4.ふつう
t (s)y(t)2

ある系の伝達関数は G(s) = 20/(s² + s + 10) で、単位ステップ入力を受ける。 極は s = σ ± jωd である。その実部 σ を求めよ。

G(s) = 20/(s² + s + 10)
σ =
5.むずかしい
t (s)y(t)130 %

零点をもたない 2 次系のステップ応答で、オーバーシュートを 30 % にしたい。減衰比 ζ を求めよ。

%OS = 30 %
ζ =
6.むずかしい
R(s)+105s(s + 2)G(s)C(s)−

単位負帰還ループの G(s) = 105/(s(s + 2)) である。ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、閉ループのステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。

G(s) = 105/(s(s + 2))
ts = s

解答

  1. 1. τ = 14.02 s
  2. 2. t = 3.665 s
  3. 3. ωn = 2.236 rad/s
  4. 4. σ = −0.5
  5. 5. ζ = 0.3579
  6. 6. ts = 4 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。