1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (6s + 40)/(s² + 7s + 6) である。その逆変換は f(t) = A·e−t + B·e−6t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (6s + 40)/(s² + 7s + 6)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = 10、y′(0) = −8 の条件で y″ + 7y′ + 10y = 0 を解き、y(0.6) を求めよ。
y″ + 7y′ + 10y = 0y(0) = 10y′(0) = −8t = 0.6 s
y(0.6) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 1/(s + 8) 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 = 7 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 + 8)H₁ = 2K = 7
p =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K が、プラント G(s) = 7/(s + 7) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 5 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 1 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 7/(s + 7)D = 5css ≤ 1
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 36/(s² + 4s + 36) 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) = 36/(s² + 4s + 36)
tp = s
6.ステップ応答むずかしい
R = 10 Ω、L = 50 mH、C = 22 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。 減衰のない固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
R = 10 ΩL = 50 mHC = 22 µFV = 24 V
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 K = 76.8、L(s) = K/(s(s + 4)(s + 8)) 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 + 4)(s + 8))K = 76.8
m =
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 + 10)/(s(s + 5)) の根軌跡は、s = 0 と s = −5 の間で実軸から離れ、円を描いて零点の左側で再び実軸に戻ります。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K(s + 10)/(s(s + 5))
sb =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 4t が、G(s) = 2/(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) = 2/(s(s + 10))r(t) = 4t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 1 + 4/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/((s + 1)(s + 2)) 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 + 4/sG(s) = 2/((s + 1)(s + 2))r(t) = 1t
ess =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ハイパスフィルタ は R = 1 kΩ, C = 22 nF です。14 kHz 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 = 1 kΩC = 22 nFf = 14 kHz
|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) = 35/(s(s + 5)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 35/(s(s + 5))
PM = °