1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (5s + 35)/(s² + 7s + 12) である。その逆変換は f(t) = A·e−3t + B·e−4t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (5s + 35)/(s² + 7s + 12)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 6y′ + 5y = 15·u(t) に従う。系は静止状態(y(0) = 0、y′(0) = 0)から始まり、入力は t ≥ 0 で大きさ 10 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.8) を求めよ。
y″ + 6y′ + 5y = 15·u(t)u(t) = 10y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.8 s
y(0.8) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/(s(s + 4)) 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 + 4))単位負帰還
K =
4.ブロック線図むずかしい
G₁ = 20/(s + 4)、G₂ = 4/(s + 3)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 1、外側の負帰還 H₂ = 0.25 のブロック線図を簡単にせよ。C(s)/R(s) の直流ゲイン T(0) を求めよ。
G₁ = 20/(s + 4)G₂ = 4/(s + 3)H₁ = 1H₂ = 0.25
T(0) =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 32/(s² + 13s + 64) 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) = 32/(s² + 13s + 64)
tp = s
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 20 kg のおもりが、ばね定数 k = 500 N/m のばねと粘性ダンパ c = 80 N·s/m にぶら下がっている(m·x″ + c·x′ + k·x = F)。平衡状態で静止しているところに、一定の力 F = 50 N を突然加える。 最大変位 xmax を mm で求めよ。
m = 20 kgk = 500 N/mc = 80 N·s/mF = 50 N
xmax = mm
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 − 2)(s + 5)) は s = 2 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 − 2)(s + 5))
Kmin =
8.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡むずかしい
単位フィードバックのループで L(s) = K(s + 1)/((s + 8)(s + 3)(s + 2)(s + 6)) です。根軌跡の漸近線が実軸と交わる点 σa を求めなさい。
L(s) = K(s + 1)/((s + 8)(s + 3)(s + 2)(s + 6))
σa =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 10 + 0.5t(ステップとランプの和)が、G(s) = 10(s + 3)/(s(s + 1)(s + 2)) 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 + 3)/(s(s + 1)(s + 2))r(t) = 10 + 0.5t
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) = 5/(s(s + 10)) を制御しています。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 5/(s(s + 10))K = 40
tp = s
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RL ハイパスフィルタ は R = 22 Ω, L = 100 mH です。110 Hz 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 = 22 ΩL = 100 mHf = 110 Hz
|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) = 28/(s(s + 1)(s + 10)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 28/(s(s + 1)(s + 10))
ω180 = rad/s