1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 33/(s² + 4s + 40) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.1) を計算せよ。
F(s) = 33/(s² + 4s + 40)t = 0.1 s
f(0.1) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 7y′ + 12y = 36·u(t) に従い、y(0) = 4、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(0.2) を求めよ。
y″ + 7y′ + 12y = 36·u(t)y(0) = 4y′(0) = 0u(t) = 5t = 0.2 s
y(0.2) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 44/(s(s + 10)) である。基準入力はランプ r(t) = 1·t である。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 44/(s(s + 10))r(t) = 1·t
ess =
4.ブロック線図むずかしい
G₁ = 15/(s + 5)、G₂ = 7/(s + 6)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 1、外側の負帰還 H₂ = 0.25 のブロック線図を簡単にせよ。C(s)/R(s) の直流ゲイン T(0) を求めよ。
G₁ = 15/(s + 5)G₂ = 7/(s + 6)H₁ = 1H₂ = 0.25
T(0) =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 31.5/(s² + 8s + 63) 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) = 31.5/(s² + 8s + 63)
tp = s
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、オーバーシュートは 10 % で、最初のピークは t = 0.2 s に現れる。固有角周波数 ωn を求めよ。
%OS = 10 %tp = 0.2 s
ωn = rad/s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは K = 160、L(s) = K/(s(s + 6)(s + 10)) で動作しています。閉ループが不安定になるまでに、ゲインを何倍まで上げられますか。倍率 m を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 6)(s + 10))K = 160
m =
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 + 2)) の根軌跡を示します。閉ループ極の減衰比が ζ = 0.6 となるゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 2))ζ = 0.6
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 + 1)(s + 4)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 25 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 1)(s + 4))ess = 25 %
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 + 1) を制御しています。閉ループは ωₙ = 4 rad/s、ζ = 0.7 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 + 1)ωₙ = 4 rad/sζ = 0.7
Kp =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ハイパスフィルタ は R = 3.3 kΩ, C = 2.2 nF です。5.5 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 = 3.3 kΩC = 2.2 nFf = 5.5 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) = K/(s(s + 2)(s + 10)) である。 ゲイン余裕が 10 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 2)(s + 10))GM = 10 dB
K =