1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 35/(s² + 4s + 5) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.5) を計算せよ。
F(s) = 35/(s² + 4s + 5)t = 0.5 s
f(0.5) =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = 2、y′(0) = 10 の条件で y″ + 6y′ + 8y = 0 を解き、y(0.1) を求めよ。
y″ + 6y′ + 8y = 0y(0) = 2y′(0) = 10t = 0.1 s
y(0.1) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/((s + 5)(s + 11)) を単位負帰還ループに入れる。閉ループが臨界減衰(等しい 2 つの実数極)になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/((s + 5)(s + 11))単位負帰還
K =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/((s + 3)(s + 5)(s + 6)) を単位負帰還ループに入れる。 安定な最大ゲインでは、ループは振動します。振動の周波数 ω を rad/s で求めよ。
G(s) = K/((s + 3)(s + 5)(s + 6))単位負帰還
ω = rad/s
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 65/(s² + 7s + 65) で、単位ステップ入力を受ける。 固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
G(s) = 65/(s² + 7s + 65)
ωn = rad/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 + 20)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 25 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 20))%OS = 25 %
K =
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 + 2)/((s − 3)(s + 2)) は s = 3 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 + 2)/((s − 3)(s + 2))
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 + 1)(s + 3)) の根軌跡を示します。2 つの閉ループ極が実軸上で一致する分岐点 sb でのゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/((s + 1)(s + 3))
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 10·t²/2 が、G(s) = 20(s + 1)/(s²(s + 2)) 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) = 20(s + 1)/(s²(s + 2))r(t) = 10·t²/2
ess =
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) = 1/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 4 rad/s、ζ = 1 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 1/(s + 2)ωₙ = 4 rad/sζ = 1
Ki =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の直列 RLC バンドパスフィルタでは、出力は R = 50 Ω の両端でとり、L = 100 mH、C = 0.1 µF である。 Q 値 Q を求めよ。
R = 50 ΩL = 100 mHC = 0.1 µF
Q =
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) = 244/(s(s + 4)(s + 7)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 244/(s(s + 4)(s + 7))
GM = dB