1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 21/(s² + 6s + 18) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.5) を計算せよ。
F(s) = 21/(s² + 6s + 18)t = 0.5 s
f(0.5) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 2y′ + 10y = 14u 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 = 1.2 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(1.2) を求めよ。
y″ + 2y′ + 10y = 14ut = 1.2 s
g(1.2) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 1/(s + 5) には、ゲイン H₁ = 2 の内側(マイナー)の負帰還ループがある。コントローラのゲイン K = 14 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの極 p を求めよ。
G(s) = 1/(s + 5)H₁ = 2K = 14
p =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 7 が、プラント G(s) = 1/(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 = 7G(s) = 1/(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) = 10/(s² + 5s + 10) 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) = 10/(s² + 5s + 10)
ts = s
6.ステップ応答むずかしい
R = 179 Ω、L = 500 mH、C = 10 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 24 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。 コンデンサ電圧のピーク値 vC,max を求めよ。
R = 179 ΩL = 500 mHC = 10 µFV = 24 V
vC,max = V
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは負帰還で、L(s) = 126/(s(s + 1)(s + 6)) です。右半平面にある閉ループ極の個数 N はいくつですか。
L(s) = 126/(s(s + 1)(s + 6))
N =
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 + 2)(s + 10)) 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 + 2)(s + 10))
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 2t が、G(s) = 2(s + 1)/(s(s + 2)(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) = 2(s + 1)/(s(s + 2)(s + 4))r(t) = 2t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 1 + 2/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 20/((s + 4)(s + 5)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 1t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 1 + 2/sG(s) = 20/((s + 4)(s + 5))r(t) = 1t
ess =
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 10 rad/s における G(s) = 3(s + 6)/(s(s + 5)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 3(s + 6)/(s(s + 5))ω = 10 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 + 2)(s + 8)) 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 + 2)(s + 8))GM = 10 dB
K =