制御工学

可観測なシステムの安定性

いま線形な制御対象の安定化問題を考える。初めに状態空間表現を\begin{align}\dot{x}(t)&=Ax(t)+Bu(t) \\y(t)&=Cx(t)\end{align}システムのフィードバック則を\begin{align}u(...
MATLAB/simulink

極に着目した連続時間システムと離散時間システムの安定性判別

初めに連続時間システムの伝達関数の安定性を調べる。連続時間システムの伝達関数は\begin{align}P_1=\frac{ a_m s^m+a_{m-1} s^{m-1}+ \cdots + a_0}{ b_n s^n+b_{n-1} s...
MATLAB/simulink

離散化した伝達関数の応答をシミュレーションする

離散化した伝達関数の応答を調べる。今回はStep応答を調べた。今プラントを\(G(z^{-1})\)、入力を\(r(t)\)とすると出力は\begin{align}y(t)=G(z^{-1}) r(t-1)\end{align}コードs=t...
MATLAB/simulink

伝達関数の離散化と誤差

前回MATLABを使って伝達関数を離散時間モデルに変換した。前回の結果より\begin{align}G=\frac{10}{15s+1}\end{align}が\begin{align}\frac{0.6449}{z - 0.9355}\e...
ディジタル制御

MATLABを使って伝達関数を離散化する

MATLABを使えば伝達関数を簡単に離散時間モデルに変換することができる。たとえば\begin{align}G=\frac{10}{15s+1}\end{align}であれば\begin{align}\frac{0.6449}{z - 0....
代数

代数方程式の解の個数と代数学の基本定理

\(n\)次の代数方程式\begin{align}a_n x^n + a_{n-1} x^{n-1} + \cdots + a_1 x + a_0(a_n, \cdots ,a_0 \in \mathbb{C},a_{n} \neq 0)\...
数学

線形関数の例

線形な関数であるとは\begin{align} f(x+y)&=f(x)+f(y)\\f(kx)&=kf(x) \end{align}を満たす関数のことで、実際にどのような例があるのか適当な値を代入しいくつか計算してみる。例1\( f(x)...
MATLAB/simulink

MATLABで作ったグラフ画像を高解像度で保存する

MATLABで作ったグラフ画像を高解像度で保存したい時がある。普通にメニューバーからやsaveas(gcf,'figname.png')で保存すると低解像度になってしまう。そういう時はprint(gcf,'-djpeg','figname....
Manim

manimをインストールしてチュートリアルを動かす

manimは数学などの説明にあるいい感じの動画を作成できるpythonライブラリである。今回はmanimをインストールしてチュートリアルを動かしてみる。インストールにはpipを使う。すでにpythonがインストールされている環境でコマンドプ...
制御工学

システムの線形性

一般に数学における線形性とは\begin{align}f(x+y)&=f(x)+f(y)\\f(kx)&=kf(x)\end{align}で定義される。制御工学においては静的システムについては同様に定義することができ\begin{align...
解析

オイラーの公式から加法定理を導出する

オイラーの公式\begin{align}e^{i \theta} = \cos \theta + i \sin \theta\end{align}から加法定理を計算することができる。いま\(\theta_1,\theta_2\)の合成を考え...
MATLAB/simulink

MATLABでむだ時間を含む伝達関数を定義してシミュレーションをする

MATLABを使ってむだ時間を含む伝達関数を定義して一時遅れ系をシミュレーションする。むだ時間を含む一時遅れ系は\begin{align}G=\frac{K}{1+Ts} e^{-Ls}\end{align}で与えられるような系である。この...
MATLAB/simulink

MATLABで伝達関数を定義してシミュレーションをする

MATLABを使って伝達関数を定義して一時遅れ系をシミュレーションする。一時遅れ系は\begin{align}G=\frac{K}{1+Ts}\end{align}で与えられるような系である。この系の微分方程式は一階の微分方程式になる。シミ...
MATLAB/simulink

MATLABでシステム同定用のM系列信号を生成する

MATLABでシステム同定用のM系列信号を生成する。ツールボックスがないと動かない可能性があるので注意。結果がこんな感じ。コードN = 350;u = idinput(N,'rbs');figureplot(u)ylim()xlabel('...
制御工学

システムの安定性と極

伝達関数\(G(s)\)\begin{align}G(s) =\frac{N(s)}{D(s)} = \frac{K_{p} (s - \sigma_{1})(s - \sigma_{2}) \cdots (s - \sigma_{m})}...
電気

電流とコンデンサの定義式

コンデンサの定義式\begin{align}e(t)= \frac{1}{C} \int i(t) dt\end{align}について\begin{align}i(t)= \frac{dq(t)}{dt}\end{align}となることより...
制御工学

DCモータのPI角度制御と伝達関数

DCモータを角度制御するための伝達関数を求める。機械システムの関係式を考える。\begin{align}J \frac{d^2 \theta}{dt^2} + D \frac{d \theta}{dt} = K_I i(t)\end{ali...
幾何

円の方程式から円の面積公式を求める

円の方程式\(x^2+y^2=r^2\)より\begin{align}S=2\int_{-r}^{r} \sqrt{r^2-x^2}\end{align}\(x=r\sin\theta\:(-\frac{\pi}{2}\leq \theta...
電磁気学

電気素量と1クーロンの大きさ

1個の電子が持つ電荷量の絶対値または1個の陽子の持つ電荷量は電気素量(elementary charge)として定義され、電荷量の基本となる量である。SI単位系における電気素量の大きさは量記号\(e\)を用いて\begin{align}|e...
直流

直流回路に関するKirchhoffの法則

任意の直流回路において、次の関係が常に成り立つ。この関係をKirchhoffの法則という。Kirchhoffの第1法則 電流則任意の接続点における流入する電流の総和は流出する電流の総和に等しい。すなわち\begin{align}\sum I...