1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 20/(s(s + 5)(s + 6)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.3) を計算せよ。
F(s) = 20/(s(s + 5)(s + 6))t = 0.3 s
f(0.3) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 4y′ + 3y = 2u′ + 4u で表される(入力 u(t)、出力 y(t))。その伝達関数 G(s) = Y(s)/U(s)(初期条件はゼロ)を求め、t = 0.25 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.25) を求めよ。
y″ + 4y′ + 3y = 2u′ + 4ut = 0.25 s
g(0.25) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 5(s + 6)/((s + 2)(s + 3)) である。基準入力に大きさ 2 のステップを加える。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 5(s + 6)/((s + 2)(s + 3))R = 2
ess =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 22/(s(s + 3)) を、センサのゲイン H = 0.5 の負帰還ループに入れる。閉ループの極は複素数である。 その実部 σ を求めよ。
G(s) = 22/(s(s + 3))H = 0.5
σ =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 29/(s² + 6s + 29) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 29/(s² + 6s + 29)
%OS = %
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 140/(s(s + 16)) 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) = 140/(s(s + 16))
ts = s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 6)(s + 8)) です。閉ループが安定となる最大のゲイン Kmax を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 6)(s + 8))
Kmax =
8.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡むずかしい
L(s) = K/((s + 3)(s + 4)(s + 6)) の根軌跡を描きました。軌跡が虚軸と交わる周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/((s + 3)(s + 4)(s + 6))
ω = rad/s
9.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 1 + 1t(ステップとランプの和)が、G(s) = 10/(s(s + 2)(s + 10)) 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) = 10/(s(s + 2)(s + 10))r(t) = 1 + 1t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 2 + 10/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/((s + 2)(s + 5)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 5t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 2 + 10/sG(s) = 5/((s + 2)(s + 5))r(t) = 5t
ess =
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 0.5 rad/s における G(s) = 1862/((s + 14)(s + 19)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 1862/((s + 14)(s + 19))ω = 0.5 rad/s
|G(jω)| = dB
12.ボード線図と余裕むずかしい
ユニティフィードバック系の開ループ伝達関数は L(s) = 16/(s(s + 1)(s + 5)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 16/(s(s + 1)(s + 5))
GM = dB