1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (5s + 2)/(s² + 4s + 13) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.2) を計算せよ。
F(s) = (5s + 2)/(s² + 4s + 13)t = 0.2 s
f(0.2) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 6y′ + 10y = 3u′ + 12u で表される(入力 u(t)、出力 y(t))。その伝達関数 G(s) = Y(s)/U(s)(初期条件はゼロ)を求め、t = 0.1 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.1) を求めよ。
y″ + 6y′ + 10y = 3u′ + 12ut = 0.1 s
g(0.1) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 6(s + 4)/((s + 6)(s + 8)) である。基準入力に大きさ 1 のステップを加える。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 6(s + 4)/((s + 6)(s + 8))R = 1
ess =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 16/(s(s + 2)) を、センサのゲイン H = 2 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) = 16/(s(s + 2))H = 2
σ =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 189/(s² + 12s + 63) 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) = 189/(s² + 12s + 63)
%OS = %
6.ステップ応答むずかしい
零点をもたない 2 次系のステップ応答で、オーバーシュートは 5 % で、最初のピークは t = 1 s に現れる。固有角周波数 ωn を求めよ。
%OS = 5 %tp = 1 s
ωn = rad/s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
制御対象 G(s) = (s + 10)/((s − 2)(s + 2)) は s = 2 に不安定な極をもちます。比例ゲイン K で、その周りに単位フィードバックのループを組みます。閉ループが安定になる最小のゲイン Kmin を求めなさい。
G(s) = (s + 10)/((s − 2)(s + 2))
Kmin =
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 + 2)(s + 5)) の根軌跡を描きました。軌跡が虚軸と交わる周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/((s + 1)(s + 2)(s + 5))
ω = rad/s
9.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 5 + 0.5t(ステップとランプの和)が、G(s) = 2/(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) = 2/(s(s + 2)(s + 4))r(t) = 5 + 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) = 10/(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) = 10/(s(s + 5))K = 40
%OS = %
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 = 3.3 kΩ, C = 100 nF です。96 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 = 3.3 kΩC = 100 nFf = 96 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) = K/(s(s + 2)(s + 10)) である。 ゲイン余裕が 5 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 2)(s + 10))GM = 5 dB
K =