1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 37)/(s² + 8s + 15) である。その逆変換は f(t) = A·e−3t + B·e−5t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (3s + 37)/(s² + 8s + 15)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 3y′ + 2y = 4·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 2 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(1.2) を求めよ。
y″ + 3y′ + 2y = 4·u(t)u(t) = 2y(0) = 0, y′(0) = 0t = 1.2 s
y(1.2) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/(s(s + 20)) 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 + 20))単位負帰還
K =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 32/(s(s + 4)) 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) = 32/(s(s + 4))H = 2
σ =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 54/(s² + 2s + 18) 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) = 54/(s² + 2s + 18)
%OS = %
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 65/(s(s + 10)) 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) = 65/(s(s + 10))
ts = s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 1)(s + 3)) です。ゲインを上げていくと、閉ループが安定限界に達します。持続振動の周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 1)(s + 3))
ω = rad/s
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 + 2)(s + 10)) について、閉ループ極を s = −1 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 2)(s + 10))s = −1
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 0.5/(0.5s + 1) を、比例ゲイン K = 9 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) = 0.5/(0.5s + 1)K = 9
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) = 4/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 10 rad/s、ζ = 0.6 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 4/(s + 2)ωₙ = 10 rad/sζ = 0.6
Ki =
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 3 rad/s における G(s) = 120/((s + 2)(s + 20)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 120/((s + 2)(s + 20))ω = 3 rad/s
|G(jω)| = dB
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) = 50/(s(s + 4)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 50/(s(s + 4))
PM = °