1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 10/(s(s + 1)(s + 4)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(1.5) を計算せよ。
F(s) = 10/(s(s + 1)(s + 4))t = 1.5 s
f(1.5) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 8y′ + 15y = 45·u(t) に従い、y(0) = 4、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 5 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.2) を求めよ。
y″ + 8y′ + 15y = 45·u(t)y(0) = 4y′(0) = 0u(t) = 5t = 0.2 s
y(0.2) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 21/(s + 4) を、センサのゲインが H = 0.2 の負帰還ループで制御する。 閉ループの時定数 τ を求めよ。
G(s) = 21/(s + 4)H = 0.2
τ = s
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 28/(s(s + 4)) を、センサのゲイン H = 0.5 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) = 28/(s(s + 4))H = 0.5
σ =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 18/(s² + 6s + 18) 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) = 18/(s² + 6s + 18)
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 10 % 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 = 10 %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
図のループは K = 480、L(s) = K/(s(s + 6)(s + 10)) で動作しています。閉ループが不安定になるまでに、ゲインを何倍まで上げられますか。倍率 m を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 6)(s + 10))K = 480
m =
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)(s + 9)) の根軌跡を示します。2 つの閉ループ極が実軸上で一致する分岐点 sb でのゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/((s + 3)(s + 9))
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 1t が、G(s) = 10/(s(s + 4)(s + 5)) の単位フィードバックのループに加えられます。定常偏差 ess を求めなさい。
G(s) = 10/(s(s + 4)(s + 5))r(t) = 1t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 20 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 1/(s(s + 1)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.5 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 1/(s(s + 1))Kp = 20ζ = 0.5
Kd = s
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 10 rad/s における G(s) = 540/((s + 15)(s + 18)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 540/((s + 15)(s + 18))ω = 10 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) = K/(s(s + 6)(s + 7)) である。 ゲイン余裕が 10 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 6)(s + 7))GM = 10 dB
K =