1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (5s + 14)/(s² + 10s + 25) の f(t) を求め、f(0.25) を計算せよ。
F(s) = (5s + 14)/(s² + 10s + 25)t = 0.25 s
f(0.25) =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = 5、y′(0) = 5 の条件で y″ + 6y′ + 5y = 0 を解き、y(0.25) を求めよ。
y″ + 6y′ + 5y = 0y(0) = 5y′(0) = 5t = 0.25 s
y(0.25) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/((s + 6)(s + 12)) 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 + 6)(s + 12))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 + 1)(s + 3)(s + 5)) 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 + 1)(s + 3)(s + 5))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) = 8.5/(s² + 6s + 17) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 8.5/(s² + 6s + 17)
tp = s
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 1 kg のおもりが、ばね定数 k = 1000 N/m のばねと粘性ダンパ c = 6 N·s/m にぶら下がっている(m·x″ + c·x′ + k·x = F)。平衡状態で静止しているところに、一定の力 F = 20 N を突然加える。 変位が最大になる時刻 tp を求めよ。
m = 1 kgk = 1000 N/mc = 6 N·s/mF = 20 N
tp = s
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 + 4)/((s − 2)(s + 1)) 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 + 4)/((s − 2)(s + 1))
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(s + 4)) の根軌跡を示します。閉ループ極の減衰比が ζ = 0.5 となるゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 4))ζ = 0.5
K =
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 + 5)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 5 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 2)(s + 5))ess = 5 %
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 8 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/(s(s + 4)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.9 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 5/(s(s + 4))Kp = 8ζ = 0.9
Kd = s
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 20 rad/s における G(s) = 336/((s + 12)(s + 14)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 336/((s + 12)(s + 14))ω = 20 rad/s
|G(jω)| = dB
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) = 240/(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) = 240/(s(s + 8))
ωc = rad/s