1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 20)/(s² + 6s + 8) である。その逆変換は f(t) = A·e−2t + B·e−4t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (3s + 20)/(s² + 6s + 8)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 9y′ + 20y = 10·u(t) に従う。系は静止状態(y(0) = 0、y′(0) = 0)から始まり、入力は t ≥ 0 で大きさ 5 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.1) を求めよ。
y″ + 9y′ + 20y = 10·u(t)u(t) = 5y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.1 s
y(0.1) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 4/(s + 8) には、ゲイン H₁ = 1 の内側(マイナー)の負帰還ループがある。コントローラのゲイン K = 3 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの極 p を求めよ。
G(s) = 4/(s + 8)H₁ = 1K = 3
p =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/(s(s + 6)(s + 8)) を単位負帰還ループに入れる。 ラウス・フルビッツの安定判別法を用いて、閉ループが安定となる最大のゲイン Kmax を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 6)(s + 8))単位負帰還
Kmax =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 60/(s² + 2s + 20) 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) = 60/(s² + 2s + 20)
%OS = %
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 + 16)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 5 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 16))%OS = 5 %
K =
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 + 10)) 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 + 3)(s + 10))
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 + 6)/(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。合流点 si を求めなさい。
L(s) = K(s + 6)/(s(s + 2))
si =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 2 + 0.5t(ステップとランプの和)が、G(s) = 20(s + 1)/(s(s + 2)(s + 4)) 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)/(s(s + 2)(s + 4))r(t) = 2 + 0.5t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 2 + 2/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 20/((s + 5)(s + 10)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 2t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 2 + 2/sG(s) = 20/((s + 5)(s + 10))r(t) = 2t
ess =
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 5 rad/s における G(s) = 47(s + 4)/(s(s + 5)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 47(s + 4)/(s(s + 5))ω = 5 rad/s
∠G(jω) = °
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) = 220/(s(s + 5)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 220/(s(s + 5))
PM = °