1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (s + 39)/(s² + 10s + 24) である。その逆変換は f(t) = A·e−4t + B·e−6t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (s + 39)/(s² + 10s + 24)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 7y′ + 12y = 2u′ + 6u 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 = 0.3 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.3) を求めよ。
y″ + 7y′ + 12y = 2u′ + 6ut = 0.3 s
g(0.3) =
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 + 8)(s + 9)) である。基準入力に大きさ 10 のステップを加える。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 5(s + 6)/((s + 8)(s + 9))R = 10
ess =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/((s + 2)(s + 3)(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 + 2)(s + 3)(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) = 34.5/(s² + 7s + 69) 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) = 34.5/(s² + 7s + 69)
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) = 290/(s(s + 20)) 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) = 290/(s(s + 20))
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 + 3)(s + 8)) 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 + 3)(s + 8))
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 + 4)/(s(s + 2)) の根軌跡は、s = 0 と s = −2 の間で実軸から離れ、円を描いて零点の左側で再び実軸に戻ります。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K(s + 4)/(s(s + 2))
sb =
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 + 1)(s + 4)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 20 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 1)(s + 4))ess = 20 %
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) = 1/(s + 4) を制御しています。閉ループは ωₙ = 6 rad/s、ζ = 0.6 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 1/(s + 4)ωₙ = 6 rad/sζ = 0.6
Kp =
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 = 2.2 µF である。 −3 dB 帯域幅 BW を Hz で求めよ。
R = 50 ΩL = 100 mHC = 2.2 µF
BW = Hz
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) = 900/(s(s + 20)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 900/(s(s + 20))
ωc = rad/s