• 締切済み

制御工学における不安定零点の定義

Hyperservoの回答

回答No.4

>確かにG(s)^(-1)の挙動は問題になるかもしれませんが、 >逆関数にされた意味は、何でしょうか? すみません。よく見たら逆関数について質問されてますね。 制御工学なので、当然ながらシステムに対する要求があります。 乱暴に言えば、「出力yを指令値rと一致させたい」 などが主な要求です。 オープンループ制御だと y=G(s)r になります。 ですが、要求しているのは y=r です。 なので、G(s)の前に、制御器C(s)を挿入することを考えます。 すると、y=C(s)G(s)r になります。ここで y=r を満たすには 制御器を C(s)=G(s)^-1とすればよいことが分かります。 このような背景から、逆システムが制御では用いられることが 多いのです。 実際にはフィードバックと組み合わせた構成になりますが 基本の考え方はこれだと思います。

mathstudy
質問者

お礼

ご回答頂きありがとうございます。 懇切丁寧で、とても分かりやすかったです。 制御で逆関数が出てくるのは、出力と指令値を一致させたい等の場合に 使用されるものなのですね。 よく理解できました。ありがとうございます。

関連するQ&A

  • 複素平面の偏角(フィードバック制御-根軌跡)

    フィードバック制御に関する図書で、根軌跡の性質について証明があったのですが、位相条件を求めるところで理解できない部分がありました。 質問したい部分を要約しますと 伝達関数G(s) G(s)={(s-z1)(s-z2)…(s-zm)}/{(s-p1)(s-p2)…(s-pn)} (n≧m) s:(根軌跡上の)複素数 z:零点 p:極 G(s)の偏角を取ると arg(G(s))=Σarg(s-zi)-Σarg(s-pi)   (i=1~m) と書いてあるのですが、なぜ偏角がこのように求められるのかが、理解できずに詰まってしまいました。 どなたかわかる方、助言をお願いします。

  • 制御系の安定性について教えて下さい

     1.伝達関数L(s)のナイキスト線図を描いたとき、ベクトル軌跡が-1+j0を通ると持続振動で、この点より左側を通ると発散してしまいます。この-1+j0の点での周波数をω0とするとL(jω0)=-1と表すことが出来ます。  次に、L(s)の閉ループ伝達関数 G(s)=L(s)/(1+L(s))を考えて、ここにL(jω0)=-1を代入します。 この時、分母が0になるので、G(s)=∞となりこれは発散を意味していると思います。しかし周波数ω0では持続振動になるはずなのにどうして閉ループ伝達関数は∞になるのでしょうか? 2.また、別の伝達関数 P(s)がある周波数ω1の時にP(jω1)=-10となったとします(ナイキスト線図によると不安定)。これをG(s)=P(s)/(1+P(s))に代入するとG(s)=-10/(1+(-10))=1.111・・・となり閉ループ伝達関数は収束してしまいます。しかし一巡伝達関数を考えると位相が180°遅れて、ゲインが10ならば発散すると思うのですが、考え方の何処が間違っているのでしょうか?  説明不足な点は補足致しますので、どなかた教えて下さい。よろしくお願いします。

  • 制御工学のボード線図について

    伝達関数G(s)がわかっているとき,|G(jw)|,∠G(jw)よりボード線図がかえることがわかったのですが,逆にボード線図を実験でもとめたとき,伝達関数を求めることはいつも可能なのですか? 実験で求めるというのは,さまざまな周波数の正弦波を入力して,応答との振幅比,位相差を測定し,それらをボード線図にプロットして,近似曲線などをひくことでボード線図を求めるという意味です. よろしくお願いします.

  • ボード線図による安定性判別

    ボード線図を用いて安定性判別を行いたいのですが、書籍を調べると、 ゲイン交差角周波数(ゲインが1となるときの角周波数)ωGにおける位相が -180°以下のときは不安定である、と書いてありました。 これは、位相が-180°以下にならないようなものは絶対に安定であるということでしょうか。 例えば、伝達関数G(s)=1/(s+1)はボード線図を用いなくとも明らかに安定ですが、 ボード線図から安定性を判別せよ、と言われたら、位相が-180°以下にならないので安定である、という答え方でいいのでしょうか。 もう1つ同じような質問ですが、今度はG(s)=1/(s-1)を考えると、 これは不安定ですが、位相線図を描くと0°~90°の値を取り、 位相が-180°以下にならずに、-180°以下のときは不安定であるという 説明をそのまま受け取ると安定、と判別したくなってしまうのですが、 0°~90°ということは、-360°~-270°であると読み替えて、 常に-180°以下であるので不安定である、と解釈してもよいのでしょうか。 分かりにくい質問かもしれませんが、ご存知の方いらっしゃいましたら ご教授下さい。

  • 制御工学のボード線図について質問です。

    制御工学のボード線図について質問です。 開ループ伝達関数1/{s(1+s)(1+2s)} のボード線図の概形を書け という問題があるのですが、こういったボード線図を書くときには、 1/sと1/(1+s)と1/(1+2s)のボード線図を書いて重ね合わせる方法しかないのでしょうか。 また、概形と言われたときに最低限書くべきものは、なんですか。 自分としては、ω=0、∞、ωnの時のゲイン、位相角、漸近線くらいしか書いていないのですが、 他に必要なものはありますか。 よろしくおねがいします。

  • 古典制御-安定性について

    古典制御の安定性について質問です。 通常の自由度1のフィードバック制御系があり、一巡伝達関数F(S)=C(S)P(S)H(S)であらわされているとします。 このとき、フィードバック制御系全体の安定性はC(S)、P(S)、H(S)がそれぞれ安定であれば言えるものではないのでしょうか? これが安定であると言えないという結論はいろいろな本を見てなんとなく思っていますが、いまいちピンときません。 私は電気系で制御が専門でないので、基本的なことが抜けているかもしれませんがご教授よろしくお願いします。

  • 制御工学のボード線図から数値を求める問題

    制御工学の問題でこの式のボード線図を書けという問題で、どのように描けば分かりやすくかけるでしょうか。10や0.01のような分かりやすい値ではないので困っています。手書きで書きます。 また問題として C1(s)のボード線図を描け。ただし、ゲインが0dBとなる点、位相が極値をとる点、および漸近線を明示せよ。またC(s)=25/3C1(s)としたときの位相余裕を求めよ。とあります。 あと位相が極値をとるとは、どういうことなのでしょうか。 できれば、ボード線図の画像を添付していただけるのであればお願いいたします。

  • 制御工学(古典制御)に関する質問です

    Excelを利用してボード線図を作成したいです。 作成したい伝達関数はむだ時間を考慮した、 G(s)*exp(-Ls) (L=1) という形になっています。 今、G(jω)のボード線図は完成していて、 ゲイン線図に関してはexp(-jLω)のゲインが常に1なので すでに出来ています。 しかし、位相線図で困っています。 expをオイラーの公式で実部と虚部に分けてG(jω)に掛けた後に atan(Im(G)/Re(G))によって位相を求めても 値が大きく振動しています。 また、パディ近似により exp(-ω)=(4-ω^2)-2jω/(4+ω^2) と変形してその部分のみの位相線図を描いてみても 下図の様になってしまい、上手くいきません。 位相線図をうまく書くためにはどうしたら良いでしょうか? 回答よろしくお願いします。

  • 制御工学の伝達関数

    テスト勉強をしているのですが、疑問点があるので、教えて頂けると助かります。 http://www-watt.mech.eng.osaka-u.ac.jp/~tasai/control/control_p5.html このサイトの一番下の図のコントローラをK(s)、制御対象をP(s)、 目標値をr、偏差をe、制御入力をu、結果をyとして、この図には 無いですが、コントローラと制御対象の間に、外乱dが加わると します。 そこで、例えば、dからyまでの伝達関数は、P(s)/{1+P(s)K(s)}と表せ、rからyまでの伝達関数は、{P(s)K(s)}/{1+P(s)K(s)}と表すことが出来ますが、dからeまでの伝達関数は、どう表す事が出来るのですか? よろしくお願いします。

  • フィードバック制御系の安定性(位相余有)

    フィードバック制御系の安定性判別に用いられる位相余有について,質問があります. 開ループ伝達関数のゲインクロス周波数(ゲインが0dbとなる周波数)において,位相が-180度以上だと,負帰還フィードバック系が安定化します. 逆に,ゲインが0dbの周波数で,位相が-180度だと,ポジティブフィードバックとなってしまい,系が発散する. というのは,理解しています.しかしながら, ・ゲインクロス周波数より低い周波数領域で,位相が-180度かそれ以下 →ゲインクロス周波数近傍では位相が-180度以上 →それ以上の周波数で再び位相が-180度以下になる のような系でも,負帰還フィードバック系にすると,安定化する場合があります.例えば,GH = 0.1*(4s+1)/s^2/(0.1s+1)/(0.2s+1)のような一巡伝達関数が挙げられるかと思います. しかし,上記伝達関数では,ゲインクロス周波数より低い帯域では,ゲインが0dB以上にもかかわらず,位相が約-180度の領域が存在します.この領域では,ポジティブフィードバックになってしまい,系が発散してしまうと思うのですが,なぜ,安定化するのでしょうか? ナイキストの安定判別法などは一通り理解しておりますが,感覚的にわかるように教えていただけるでしょうか? よろしくお願いします. なお,似たような質問を見つけましたが,納得のいく回答が見つかりませんでした. http://oshiete1.goo.ne.jp/qa3024501.html http://oshiete1.goo.ne.jp/qa2764801.html