1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 45/(s(s + 3)(s + 5)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.2) を計算せよ。
F(s) = 45/(s(s + 3)(s + 5))t = 0.2 s
f(0.2) =
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) = −13 の条件で y″ + 5y′ + 4y = 0 を解き、y(0.5) を求めよ。
y″ + 5y′ + 4y = 0y(0) = 10y′(0) = −13t = 0.5 s
y(0.5) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 16/(s + 10) を、センサのゲインが H = 2 の負帰還ループで制御する。 閉ループの時定数 τ を求めよ。
G(s) = 16/(s + 10)H = 2
τ = s
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 28 が、プラント G(s) = 3/(s + 1) 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)。 大きさ 10 の基準ステップと大きさ 1 の外乱ステップを同時に加える。定常出力 css を求めよ。
K = 28G(s) = 3/(s + 1)D = 1R = 10
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 60/(s² + 7s + 20) で、単位ステップ入力を受ける。 極は s = σ ± jωd である。その実部 σ を求めよ。
G(s) = 60/(s² + 7s + 20)
σ =
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = K/(s(s + 8)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 25 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 8))%OS = 25 %
K =
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) = 144/(s(s + 2)(s + 4)) 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) = 144/(s(s + 2)(s + 4))
N =
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 + 1)(s + 2)(s + 3)) の根軌跡を描きました。軌跡が虚軸と交わる周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/((s + 1)(s + 2)(s + 3))
ω = rad/s
9.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 1 + 2t(ステップとランプの和)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) = 1 + 2t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 2 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/(s(s + 5)) を制御しています。 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) = 10/(s(s + 5))K = 2
ts = s
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 2 rad/s における G(s) = 22(s + 15)/(s(s + 4)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 22(s + 15)/(s(s + 4))ω = 2 rad/s
∠G(jω) = °
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) = K/(s(s + 1)(s + 10)) である。 ゲイン余裕が 12 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 1)(s + 10))GM = 12 dB
K =