1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 25/(s(s + 2)(s + 6)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.6) を計算せよ。
F(s) = 25/(s(s + 2)(s + 6))t = 0.6 s
f(0.6) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 8y′ + 15y = 60·u(t) に従い、y(0) = 6、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(0.3) を求めよ。
y″ + 8y′ + 15y = 60·u(t)y(0) = 6y′(0) = 0u(t) = 5t = 0.3 s
y(0.3) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/((s + 7)(s + 8)) 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 + 7)(s + 8))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 が、プラント G(s) = 9/(s + 7) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 1 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.1286 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 9/(s + 7)D = 1css ≤ 0.1286
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 126/(s² + 7s + 63) 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) = 126/(s² + 7s + 63)
ts = s
6.ステップ応答むずかしい
R = 4 Ω、L = 20 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。 減衰のない固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
R = 4 ΩL = 20 mHC = 47 µFV = 10 V
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 + 2)(s + 4)) 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 + 2)(s + 4))
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
L(s) = K/((s + 1)(s + 2)(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 + 2)(s + 5))
ω = rad/s
9.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 10 + 1t(ステップとランプの和)が、G(s) = 5/(s(s + 4)) 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) = 5/(s(s + 4))r(t) = 10 + 1t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 4 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/(s(s + 4)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.8 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 10/(s(s + 4))Kp = 4ζ = 0.8
Kd = s
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 5 rad/s における G(s) = 50(s + 7)/(s(s + 1)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 50(s + 7)/(s(s + 1))ω = 5 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) = K/(s(s + 5)(s + 7)) である。 ゲイン余裕が 3 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 5)(s + 7))GM = 3 dB
K =