1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 25/(s(s + 2)(s + 3)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.6) を計算せよ。
F(s) = 25/(s(s + 2)(s + 3))t = 0.6 s
f(0.6) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 6y′ + 5y = 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 1 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.75) を求めよ。
y″ + 6y′ + 5y = 10·u(t)u(t) = 1y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.75 s
y(0.75) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/(s(s + 15)) 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(s + 15))単位負帰還
K =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 66/(s(s + 6)) を、センサのゲイン H = 1 の負帰還ループに入れる。閉ループの極は複素数である。 その実部 σ を求めよ。
G(s) = 66/(s(s + 6))H = 1
σ =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 11/(s² + 2s + 22) 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) = 11/(s² + 2s + 22)
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) = 85/(s(s + 2)) 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) = 85/(s(s + 2))
ts = s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは K = 96、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 = 96
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 + 11)/(s(s + 8)) の根軌跡は、s = 0 と s = −8 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 + 11)/(s(s + 8))
sb =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 10 + 0.5t(ステップとランプの和)が、G(s) = 10/(s(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) = 10/(s(s + 5))r(t) = 10 + 0.5t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 40 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 1/(s(s + 8)) を制御しています。 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) = 1/(s(s + 8))K = 40
ts = s
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 2 rad/s における G(s) = 1716/((s + 12)(s + 13)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 1716/((s + 12)(s + 13))ω = 2 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) = K/(s(s + 4)(s + 5)) である。 ゲイン余裕が 12 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 5))GM = 12 dB
K =