1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 45/(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) = 45/(s(s + 2)(s + 3))t = 0.6 s
f(0.6) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 2y′ + 2y = u 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 = 0.75 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.75) を求めよ。
y″ + 2y′ + 2y = ut = 0.75 s
g(0.75) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 36/(s + 6) を、センサのゲインが H = 0.1 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 1 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 36/(s + 6)H = 0.1R = 1
css =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 24/(s(s + 10)) 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。 その虚部 ωd(正の値)を rad/s で求めよ。
G(s) = 24/(s(s + 10))H = 2
ωd = rad/s
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 76/(s² + 8s + 76) 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) = 76/(s² + 8s + 76)
tp = s
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 30 % で、最初のピークは t = 2 s に現れる。固有角周波数 ωn を求めよ。
%OS = 30 %tp = 2 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 + 1)/((s − 3)(s + 2)) は s = 3 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 + 1)/((s − 3)(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
ループ L(s) = K/(s(s + 8)(s + 10)) について、閉ループ極を s = −1.5 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 8)(s + 10))s = −1.5
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 10)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 1t に定常偏差 0.2 で追従しなければなりません。ゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/(s(s + 10))r(t) = 1tess = 0.2
K =
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) = 4/(s(s + 10)) 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) = 4/(s(s + 10))K = 40
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 = 47 kΩ, C = 1 nF です。6.8 kHz 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 = 47 kΩC = 1 nFf = 6.8 kHz
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) = 76/(s(s + 3)(s + 5)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 76/(s(s + 3)(s + 5))
GM = dB