1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (2s + 21)/(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) = (2s + 21)/(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 y″ + 9y′ + 20y = 20·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) = 4 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.1) を求めよ。
y″ + 9y′ + 20y = 20·u(t)y(0) = 6y′(0) = 0u(t) = 4t = 0.1 s
y(0.1) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 21/(s + 9) を、センサのゲインが H = 0.2 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 24 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 21/(s + 9)H = 0.2R = 24
css =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 3 が、プラント G(s) = 3/(s + 3) 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 2 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 3G(s) = 3/(s + 3)D = 2R = 0
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 114/(s² + 8s + 57) で、単位ステップ入力を受ける。 固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
G(s) = 114/(s² + 8s + 57)
ωn = rad/s
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 275/(s(s + 10)) である。ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、閉ループのステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 275/(s(s + 10))
ts = 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 = 384、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 = 384
m =
8.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡むずかしい
ループ L(s) = K/(s(s + 4)(s + 8)) について、閉ループ極を s = −2.5 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 8))s = −2.5
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 2·t²/2 が、G(s) = 5(s + 5)/(s²(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 + 5)/(s²(s + 4))r(t) = 2·t²/2
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 40 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/(s(s + 10)) を制御しています。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 10/(s(s + 10))K = 40
%OS = %
11.ボード線図と余裕ふつう
図の直列 RLC バンドパスフィルタでは、出力は R = 5 Ω の両端でとり、L = 2 mH、C = 4.7 µF である。 中心(共振)周波数 f0 を Hz で求めよ。
R = 5 ΩL = 2 mHC = 4.7 µF
f0 = Hz
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) = 320/(s(s + 20)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 320/(s(s + 20))
ωc = rad/s