1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 18/(s² + 6s + 10) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.4) を計算せよ。
F(s) = 18/(s² + 6s + 10)t = 0.4 s
f(0.4) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 9y′ + 20y = 4u′ + 3u で表される(入力 u(t)、出力 y(t))。その伝達関数 G(s) = Y(s)/U(s)(初期条件はゼロ)を求め、t = 0.1 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.1) を求めよ。
y″ + 9y′ + 20y = 4u′ + 3ut = 0.1 s
g(0.1) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/(s(s + 13)) 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 + 13))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 = 22 が、プラント G(s) = 3/(s + 2) 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 0.5 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 22G(s) = 3/(s + 2)D = 0.5R = 0
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 26/(s² + 5s + 26) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 26/(s² + 5s + 26)
%OS = %
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、オーバーシュートを 25 % にしたい。減衰比 ζ を求めよ。
%OS = 25 %
ζ =
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 − 1)(s + 3)) は s = 1 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 − 1)(s + 3))
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 + 5)(s² + 2s + 5)) 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 + 5)(s² + 2s + 5))
θd = °
9.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 1 + 5t(ステップとランプの和)が、G(s) = 4(s + 3)/(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) = 4(s + 3)/(s(s + 4))r(t) = 1 + 5t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 8 + 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 + 2)) 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) = 1/(s(s + 2))Kp = 8ζ = 0.8
Kd = s
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ローパスフィルタ は R = 10 kΩ, C = 2.2 nF です。22 kHz の正弦波入力が加えられます。 ゲイン |H| = |vout/vin| を dB で求めよ。
R = 10 kΩC = 2.2 nFf = 22 kHz
|H| = 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) = 272/(s(s + 8)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 272/(s(s + 8))
PM = °