1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (5s + 19)/(s² + 4s + 5) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.2) を計算せよ。
F(s) = (5s + 19)/(s² + 4s + 5)t = 0.2 s
f(0.2) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 6y′ + 8y = 32·u(t) に従い、y(0) = 1、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 5 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.5) を求めよ。
y″ + 6y′ + 8y = 32·u(t)y(0) = 1y′(0) = 0u(t) = 5t = 0.5 s
y(0.5) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 8/(s + 6) には、ゲイン H₁ = 2 の内側(マイナー)の負帰還ループがある。コントローラのゲイン K = 11 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの直流ゲイン T(0) を求めよ。
G(s) = 8/(s + 6)H₁ = 2K = 11
T(0) =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/((s + 1)(s + 3)(s + 6)) を単位負帰還ループに入れる。 ラウス・フルビッツの安定判別法を用いて、閉ループが安定となる最大のゲイン Kmax を求めよ。
G(s) = K/((s + 1)(s + 3)(s + 6))単位負帰還
Kmax =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 213/(s² + 4s + 71) 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) = 213/(s² + 4s + 71)
σ =
6.ステップ応答むずかしい
R = 27 Ω、L = 100 mH、C = 22 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 10 V のステップを加える。コンデンサは充電されておらず、ステップの前には電流は流れていない。 電圧の最初のピークの時刻 tp を ms で求めよ。
R = 27 ΩL = 100 mHC = 22 µFV = 10 V
tp = ms
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
制御対象 G(s) = (s + 8)/((s − 2)(s + 3)) は s = 2 に不安定な極をもちます。比例ゲイン K で、その周りに単位フィードバックのループを組みます。閉ループが安定になる最小のゲイン Kmin を求めなさい。
G(s) = (s + 8)/((s − 2)(s + 3))
Kmin =
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 + 7)(s² + 6s + 18)) について、上半平面にある複素極からの根軌跡の出発角 θd を、正の実軸から測って求めなさい。
L(s) = K/((s + 7)(s² + 6s + 18))
θd = °
9.定常偏差と PID 制御ふつう
単位フィードバックのループで G(s) = K/((s + 2)(s + 4)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 10 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 2)(s + 4))ess = 10 %
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = Kp + Ki/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 2 rad/s、ζ = 0.6 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 2/(s + 2)ωₙ = 2 rad/sζ = 0.6
Ki =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RL ハイパスフィルタ は R = 47 Ω, L = 4.7 mH です。16 kHz の正弦波入力が加えられます。 vin に対する vout の位相のずれ φ を度で求めよ。
R = 47 ΩL = 4.7 mHf = 16 kHz
φ = °
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) = 540/(s(s + 6)(s + 10)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 540/(s(s + 6)(s + 10))
GM = dB