1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 29/(s² + 13s + 40) である。その逆変換は f(t) = A·e−5t + B·e−8t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = 29/(s² + 13s + 40)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = 3、y′(0) = −11 の条件で y″ + 8y′ + 12y = 0 を解き、y(0.5) を求めよ。
y″ + 8y′ + 12y = 0y(0) = 3y′(0) = −11t = 0.5 s
y(0.5) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/((s + 4)(s + 11)) 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 + 4)(s + 11))単位負帰還
K =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 9 が、プラント G(s) = 5/(s + 10) を単位負帰還ループで駆動する。外乱 D はプラントの入力に加わる(コントローラの出力に加算される)。 R = 0 のとき、大きさ 5 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 9G(s) = 5/(s + 10)D = 5R = 0
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 2.5/(s² + 2s + 5) で、単位ステップ入力を受ける。 極は s = σ ± jωd である。その実部 σ を求めよ。
G(s) = 2.5/(s² + 2s + 5)
σ =
6.ステップ応答むずかしい
R = 8 Ω、L = 10 mH、C = 100 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 12 V のステップを加える。コンデンサは充電されておらず、ステップの前には電流は流れていない。 電圧の最初のピークの時刻 tp を ms で求めよ。
R = 8 ΩL = 10 mHC = 100 µFV = 12 V
tp = ms
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
単位フィードバックのループで L(s) = K/((s + 2)(s + 3)(s + 5))、K > 0 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 + 2)(s + 3)(s + 5))
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 + 1)(s + 9)) の根軌跡を示します。2 つの閉ループ極が実軸上で一致する分岐点 sb でのゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/((s + 1)(s + 9))
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 4/(5s + 1) を、比例ゲイン K = 1 で単位フィードバックのループにより制御します。ステップ入力に対する定常偏差 ess を、ステップの大きさに対する百分率で求めなさい。
G(s) = 4/(5s + 1)K = 1
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) = 10/(s + 5) を制御しています。閉ループは ωₙ = 10 rad/s、ζ = 1 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 10/(s + 5)ωₙ = 10 rad/sζ = 1
Kp =
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 = 10 Ω の両端でとり、L = 10 mH、C = 4.7 µF である。 中心(共振)周波数 f0 を Hz で求めよ。
R = 10 ΩL = 10 mHC = 4.7 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) = 176/(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) = 176/(s(s + 8))
ωc = rad/s