1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 30/(s(s + 3)(s + 5)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.2) を計算せよ。
F(s) = 30/(s(s + 3)(s + 5))t = 0.2 s
f(0.2) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 10y′ + 24y = 60·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(0.2) を求めよ。
y″ + 10y′ + 24y = 60·u(t)u(t) = 1y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.2 s
y(0.2) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 3/(s + 1) には、ゲイン H₁ = 2 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 = 5 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) = 3/(s + 1)H₁ = 2K = 5
p =
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) = 9/(s + 3) 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 0.5 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 9G(s) = 9/(s + 3)D = 0.5R = 0
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 50/(s² + 8s + 50) 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) = 50/(s² + 8s + 50)
tp = s
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 20/(s(s + 4)) 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) = 20/(s(s + 4))
ts = s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは正帰還で、L(s) = 10/(s(s + 2)(s + 5)) です。右半平面にある閉ループ極の個数 N はいくつですか。
L(s) = 10/(s(s + 2)(s + 5))
N =
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 + 3)(s + 5)) の根軌跡は、s = 0 と s = −3 の間で実軸から離れます。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 5))
sb =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 3t が、G(s) = 50/(s(s + 1)) 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) = 50/(s(s + 1))r(t) = 3t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 50 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 1/(s(s + 5)) を制御しています。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 1/(s(s + 5))K = 50
%OS = %
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ローパスフィルタ は R = 22 kΩ, C = 47 nF です。460 Hz 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 = 22 kΩC = 47 nFf = 460 Hz
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) = 36/(s(s + 4)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 36/(s(s + 4))
ωc = rad/s