1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 20/(s(s + 2)(s + 4)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.75) を計算せよ。
F(s) = 20/(s(s + 2)(s + 4))t = 0.75 s
f(0.75) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 9y′ + 18y = 36·u(t) に従い、y(0) = 5、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 2 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.25) を求めよ。
y″ + 9y′ + 18y = 36·u(t)y(0) = 5y′(0) = 0u(t) = 2t = 0.25 s
y(0.25) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 6/(s + 3) を、センサのゲインが H = 0.1 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 24 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 6/(s + 3)H = 0.1R = 24
css =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/(s(s + 5)(s + 9)) 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(s + 5)(s + 9))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) = 10.5/(s² + 6s + 21) 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) = 10.5/(s² + 6s + 21)
%OS = %
6.ステップ応答むずかしい
零点をもたない 2 次系のステップ応答で、オーバーシュートを 25 % にしたい。減衰比 ζ を求めよ。
%OS = 25 %
ζ =
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 + 2)(s + 6)) 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 + 2)(s + 6))
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 + 8)/(s(s + 5)) の根軌跡は、s = 0 と s = −5 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。合流点 si を求めなさい。
L(s) = K(s + 8)/(s(s + 5))
si =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 2t が、G(s) = 5(s + 1)/(s(s + 4)(s + 5)) 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) = 5(s + 1)/(s(s + 4)(s + 5))r(t) = 2t
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) = 4/(s + 4) を制御しています。閉ループは ωₙ = 5 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) = 4/(s + 4)ωₙ = 5 rad/sζ = 0.6
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 = 100 Ω の両端でとり、L = 100 mH、C = 1 µF である。 中心(共振)周波数 f0 を Hz で求めよ。
R = 100 ΩL = 100 mHC = 1 µF
f0 = 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) = 76/(s(s + 8)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 76/(s(s + 8))
ωc = rad/s