1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 60/(s(s + 1)(s + 5)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(1.2) を計算せよ。
F(s) = 60/(s(s + 1)(s + 5))t = 1.2 s
f(1.2) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 4y′ + 3y = 4u′ + 7u で表される(入力 u(t)、出力 y(t))。その伝達関数 G(s) = Y(s)/U(s)(初期条件はゼロ)を求め、t = 1.2 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(1.2) を求めよ。
y″ + 4y′ + 3y = 4u′ + 7ut = 1.2 s
g(1.2) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 7/(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 = 20 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの直流ゲイン T(0) を求めよ。
G(s) = 7/(s + 8)H₁ = 2K = 20
T(0) =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/((s + 3)(s + 5)(s + 7)) を単位負帰還ループに入れる。 ラウス・フルビッツの安定判別法を用いて、閉ループが安定となる最大のゲイン Kmax を求めよ。
G(s) = K/((s + 3)(s + 5)(s + 7))単位負帰還
Kmax =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 150/(s² + 14s + 75) で、単位ステップ入力を受ける。 ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、ステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 150/(s² + 14s + 75)
ts = s
6.ステップ応答むずかしい
R = 37 Ω、L = 10 mH、C = 4.7 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 12 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 = 37 ΩL = 10 mHC = 4.7 µFV = 12 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 = 18、L(s) = K/(s(s + 1)(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 + 1)(s + 8))K = 18
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 + 6)/(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。合流点 si を求めなさい。
L(s) = K(s + 6)/(s(s + 5))
si =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
単位フィードバックのループで G(s) = K/((s + 4)(s + 10)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 10 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 4)(s + 10))ess = 10 %
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 1 + 0.5/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 20/((s + 2)(s + 4)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 2t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 1 + 0.5/sG(s) = 20/((s + 2)(s + 4))r(t) = 2t
ess =
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 = 470 Ω, L = 100 mH です。1.5 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 = 470 ΩL = 100 mHf = 1.5 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) = 218/(s(s + 8)(s + 9)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 218/(s(s + 8)(s + 9))
GM = dB