1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (4s + 9)/(s² + 6s + 45) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.2) を計算せよ。
F(s) = (4s + 9)/(s² + 6s + 45)t = 0.2 s
f(0.2) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 5y′ + 4y = 6·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″ + 5y′ + 4y = 6·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
単位負帰還ループの G(s) = 3(s + 3)/((s + 4)(s + 9)) である。基準入力に大きさ 2 のステップを加える。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 3(s + 3)/((s + 4)(s + 9))R = 2
ess =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 60/(s(s + 11)) 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) = 60/(s(s + 11))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) = 56/(s² + 8s + 28) 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) = 56/(s² + 8s + 28)
ts = 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 10 % で、最初のピークは t = 0.5 s に現れる。固有角周波数 ωn を求めよ。
%OS = 10 %tp = 0.5 s
ωn = rad/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 + 4)(s + 10)) です。閉ループが安定となる最大のゲイン Kmax を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 10))
Kmax =
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 + 4)) 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 + 4))
ω = rad/s
9.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 4)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 2t 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 + 4))r(t) = 2tess = 0.1
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 8 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/(s(s + 2)) を制御しています。 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) = 4/(s(s + 2))K = 8
ts = s
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 8 rad/s における G(s) = 47(s + 18)/(s(s + 2)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 47(s + 18)/(s(s + 2))ω = 8 rad/s
∠G(jω) = °
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) = 84/(s(s + 4)(s + 9)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 84/(s(s + 4)(s + 9))
GM = dB