1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 22/(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) = 22/(s² + 6s + 5)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 5y′ + 6y = 24·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(0.4) を求めよ。
y″ + 5y′ + 6y = 24·u(t)u(t) = 2y(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) = 4/(s + 1) を、センサのゲインが H = 2 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 24 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 4/(s + 1)H = 2R = 24
css =
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) = 2/(s + 3) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 0.5 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.06667 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 2/(s + 3)D = 0.5css ≤ 0.06667
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 38/(s² + 5s + 76) で、単位ステップ入力を受ける。 極は s = σ ± jωd である。その実部 σ を求めよ。
G(s) = 38/(s² + 5s + 76)
σ =
6.ステップ応答むずかしい
R = 9 Ω、L = 100 mH、C = 47 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 10 V のステップを加える。コンデンサは充電されておらず、ステップの前には電流は流れていない。 電圧の最初のピークの時刻 tp を ms で求めよ。
R = 9 ΩL = 100 mHC = 47 µFV = 10 V
tp = ms
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 + 4)/((s − 2)(s + 1)) 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 + 4)/((s − 2)(s + 1))
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 + 3)(s² + 8s + 17)) 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 + 3)(s² + 8s + 17))
θd = °
9.定常偏差と PID 制御ふつう
単位フィードバックのループで G(s) = K/((s + 1)(s + 10)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 25 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 1)(s + 10))ess = 25 %
K =
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 = 5 rad/s、ζ = 1 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 4/(s + 2)ωₙ = 5 rad/sζ = 1
Kp =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の直列 RLC バンドパスフィルタでは、出力は R = 100 Ω の両端でとり、L = 10 mH、C = 0.22 µF である。 Q 値 Q を求めよ。
R = 100 ΩL = 10 mHC = 0.22 µF
Q =
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 + 3)(s + 7)) である。 ゲイン余裕が 20 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 7))GM = 20 dB
K =