1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (5s + 37)/(s² + 6s + 5) である。その逆変換は f(t) = A·e−t + 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) = (5s + 37)/(s² + 6s + 5)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 3y′ + 2y = 12·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 5 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.4) を求めよ。
y″ + 3y′ + 2y = 12·u(t)u(t) = 5y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.4 s
y(0.4) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/(s(s + 17)) 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 + 17))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 = 9 が、プラント G(s) = 6/(s + 10) 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 2 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 9G(s) = 6/(s + 10)D = 2R = 0
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 33/(s² + 8s + 33) で、単位ステップ入力を受ける。 ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、ステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 33/(s² + 8s + 33)
ts = s
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 2 kg のおもりが、ばね定数 k = 400 N/m のばねと粘性ダンパ c = 6 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 = 10 N を突然加える。 最大変位 xmax を mm で求めよ。
m = 2 kgk = 400 N/mc = 6 N·s/mF = 10 N
xmax = mm
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは負帰還で、L(s) = 105/(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) = 105/(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 + 1)(s + 3)(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 + 3)(s + 5))
ω = rad/s
9.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 5)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 10t に定常偏差 0.1 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 + 5))r(t) = 10tess = 0.1
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/(s(s + 4)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.5 にするゲイン K を求めなさい。
G(s) = 4/(s(s + 4))ζ = 0.5
K =
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 8 rad/s における G(s) = 960/((s + 8)(s + 10)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 960/((s + 8)(s + 10))ω = 8 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) = 406/(s(s + 6)(s + 9)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 406/(s(s + 6)(s + 9))
GM = dB