1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (s + 5)/(s² + 2s + 2) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.3) を計算せよ。
F(s) = (s + 5)/(s² + 2s + 2)t = 0.3 s
f(0.3) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 9y′ + 20y = 10·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(0.3) を求めよ。
y″ + 9y′ + 20y = 10·u(t)u(t) = 1y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.3 s
y(0.3) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 9(s + 4)/((s + 3)(s + 7)) である。基準入力に大きさ 5 のステップを加える。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 9(s + 4)/((s + 3)(s + 7))R = 5
ess =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 30 が、プラント G(s) = 7/(s + 7) 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 1 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 30G(s) = 7/(s + 7)D = 1R = 0
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 75/(s² + 9s + 75) 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) = 75/(s² + 9s + 75)
%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、オーバーシュートは 4.3 % で、最初のピークは t = 0.8 s に現れる。固有角周波数 ωn を求めよ。
%OS = 4.3 %tp = 0.8 s
ωn = rad/s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは負帰還で、L(s) = 4320/(s(s + 8)(s + 10)) 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) = 4320/(s(s + 8)(s + 10))
N =
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 + 6)/(s(s + 8)(s + 1)) 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 + 6)/(s(s + 8)(s + 1))
σa =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 4t が、G(s) = 20(s + 4)/(s(s + 2)(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) = 20(s + 4)/(s(s + 2)(s + 10))r(t) = 4t
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) = 2/(s(s + 1)) 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) = 2/(s(s + 1))Kp = 8ζ = 0.8
Kd = s
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 = 20 Ω の両端でとり、L = 20 mH、C = 2.2 µF である。 −3 dB 帯域幅 BW を Hz で求めよ。
R = 20 ΩL = 20 mHC = 2.2 µF
BW = 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) = 37.5/(s(s + 5)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 37.5/(s(s + 5))
ωc = rad/s