1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (s + 5)/(s² + 4s + 20) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.2) を計算せよ。
F(s) = (s + 5)/(s² + 4s + 20)t = 0.2 s
f(0.2) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 5y′ + 6y = 6·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 1 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.1) を求めよ。
y″ + 5y′ + 6y = 6·u(t)u(t) = 1y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.1 s
y(0.1) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/((s + 1)(s + 11)) 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 + 1)(s + 11))単位負帰還
K =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 72/(s(s + 8)) を、センサのゲイン H = 0.5 の負帰還ループに入れる。閉ループの極は複素数である。 その虚部 ωd(正の値)を rad/s で求めよ。
G(s) = 72/(s(s + 8))H = 0.5
ωd = rad/s
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 201/(s² + 11s + 67) 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) = 201/(s² + 11s + 67)
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) = 115/(s(s + 2)) 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) = 115/(s(s + 2))
ts = s
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 + 5)/((s − 3)(s + 1)) は s = 3 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 + 5)/((s − 3)(s + 1))
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(s + 5)(s + 6)) の根軌跡は、s = 0 と s = −5 の間で実軸から離れます。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 5)(s + 6))
sb =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 1t が、G(s) = 5/(s(s + 10)) 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 + 10))r(t) = 1t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/(s(s + 8)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.707 にするゲイン K を求めなさい。
G(s) = 10/(s(s + 8))ζ = 0.707
K =
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 = 10 Ω の両端でとり、L = 20 mH、C = 0.1 µF である。 中心(共振)周波数 f0 を Hz で求めよ。
R = 10 ΩL = 20 mHC = 0.1 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) = 334/(s(s + 7)(s + 8)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 334/(s(s + 7)(s + 8))
ω180 = rad/s