1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (4s + 22)/(s² + 7s + 12) である。その逆変換は f(t) = A·e−3t + 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) = (4s + 22)/(s² + 7s + 12)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 5y′ + 4y = 8·u(t) に従い、y(0) = 5、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 1 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.3) を求めよ。
y″ + 5y′ + 4y = 8·u(t)y(0) = 5y′(0) = 0u(t) = 1t = 0.3 s
y(0.3) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/(s(s + 13)) 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 + 13))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 が、プラント G(s) = 5/(s + 7) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 2 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.01429 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 5/(s + 7)D = 2css ≤ 0.01429
K =
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。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 2.5/(s² + 2s + 5)
%OS = %
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 5 kg のおもりが、ばね定数 k = 500 N/m のばねと粘性ダンパ c = 15 N·s/m にぶら下がっている(m·x″ + c·x′ + k·x = F)。平衡状態で静止しているところに、一定の力 F = 100 N を突然加える。 変位が最大になる時刻 tp を求めよ。
m = 5 kgk = 500 N/mc = 15 N·s/mF = 100 N
tp = s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 8)(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 + 8)(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)(s² + 6s + 13)) について、上半平面にある複素極からの根軌跡の出発角 θd を、正の実軸から測って求めなさい。
L(s) = K/((s + 6)(s² + 6s + 13))
θd = °
9.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 10 + 5t(ステップとランプの和)が、G(s) = 20(s + 4)/(s(s + 2)(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) = 20(s + 4)/(s(s + 2)(s + 5))r(t) = 10 + 5t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 10 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 1/(s(s + 4)) を制御しています。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 1/(s(s + 4))K = 10
tp = s
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 = 4.7 kΩ, C = 100 nF です。680 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 = 4.7 kΩC = 100 nFf = 680 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) = 2200/(s(s + 20)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 2200/(s(s + 20))
PM = °