1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 15/(s(s + 1)(s + 5)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(1.5) を計算せよ。
F(s) = 15/(s(s + 1)(s + 5))t = 1.5 s
f(1.5) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 7y′ + 10y = 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 5 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″ + 7y′ + 10y = 15·u(t)u(t) = 5y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.1 s
y(0.1) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 58/(s(s + 9)) である。基準入力はランプ r(t) = 2·t である。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 58/(s(s + 9))r(t) = 2·t
ess =
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) = 2/(s + 8) 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 0.0625 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 2/(s + 8)D = 5css ≤ 0.0625
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 44/(s² + 6s + 88) 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) = 44/(s² + 6s + 88)
tp = s
6.ステップ応答むずかしい
R = 62 Ω、L = 500 mH、C = 47 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。 コンデンサ電圧のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
R = 62 ΩL = 500 mHC = 47 µFV = 12 V
%OS = %
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 5)(s + 6)) です。ゲインを上げていくと、閉ループが安定限界に達します。持続振動の周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 5)(s + 6))
ω = rad/s
8.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡むずかしい
ループ L(s) = K/(s(s + 4)(s + 10)) について、閉ループ極を s = −2 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 10))s = −2
K =
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 + 2)(s + 5)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 4 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 2)(s + 5))ess = 4 %
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 25 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 1/(s(s + 6)) 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) = 1/(s(s + 6))K = 25
tp = s
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 10 rad/s における G(s) = 720/((s + 4)(s + 15)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 720/((s + 4)(s + 15))ω = 10 rad/s
|G(jω)| = 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) = 20/(s(s + 2)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 20/(s(s + 2))
ωc = rad/s