1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 60/(s(s + 1)(s + 6)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.75) を計算せよ。
F(s) = 60/(s(s + 1)(s + 6))t = 0.75 s
f(0.75) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 7y′ + 10y = 20·u(t) に従う。系は静止状態(y(0) = 0、y′(0) = 0)から始まり、入力は t ≥ 0 で大きさ 2 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.3) を求めよ。
y″ + 7y′ + 10y = 20·u(t)u(t) = 2y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.3 s
y(0.3) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 3(s + 3)/((s + 2)(s + 5)) 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) = 3(s + 3)/((s + 2)(s + 5))R = 2
ess =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 22 が、プラント G(s) = 3/(s + 5) を単位負帰還ループで駆動する。外乱 D はプラントの入力に加わる(コントローラの出力に加算される)。 R = 0 のとき、大きさ 2 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 22G(s) = 3/(s + 5)D = 2R = 0
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 9/(s² + 2s + 9) で、単位ステップ入力を受ける。 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) = 9/(s² + 2s + 9)
ts = s
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = K/(s(s + 6)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 15 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 6))%OS = 15 %
K =
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 + 1)(s + 2)) です。ゲインを上げていくと、閉ループが安定限界に達します。持続振動の周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 1)(s + 2))
ω = rad/s
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
プロセス G(s) = 1/(5s + 1) を、比例ゲイン K = 2 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) = 1/(5s + 1)K = 2
ess = %
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 40 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 1/(s(s + 10)) を制御しています。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 1/(s(s + 10))K = 40
%OS = %
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 15 rad/s における G(s) = 23(s + 17)/(s(s + 9)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 23(s + 17)/(s(s + 9))ω = 15 rad/s
∠G(jω) = °
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) = 148/(s(s + 4)(s + 9)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 148/(s(s + 4)(s + 9))
GM = dB