1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (5s + 40)/(s² + 6s + 18) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.6) を計算せよ。
F(s) = (5s + 40)/(s² + 6s + 18)t = 0.6 s
f(0.6) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 10y′ + 24y = 48·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 2 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.25) を求めよ。
y″ + 10y′ + 24y = 48·u(t)u(t) = 2y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.25 s
y(0.25) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 5/(s + 7) には、ゲイン H₁ = 1 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 = 3 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) = 5/(s + 7)H₁ = 1K = 3
p =
4.ブロック線図むずかしい
G₁ = 20/(s + 3)、G₂ = 6/(s + 2)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 0.5、外側の負帰還 H₂ = 0.5 のブロック線図を簡単にせよ。C(s)/R(s) の直流ゲイン T(0) を求めよ。
G₁ = 20/(s + 3)G₂ = 6/(s + 2)H₁ = 0.5H₂ = 0.5
T(0) =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 31/(s² + 4s + 62) 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) = 31/(s² + 4s + 62)
%OS = %
6.ステップ応答むずかしい
R = 9 Ω、L = 10 mH、C = 22 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 5 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 = 9 ΩL = 10 mHC = 22 µFV = 5 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 + 3)(s + 10)) です。閉ループが安定となる最大のゲイン Kmax を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 10))
Kmax =
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 + 8)/(s(s + 6)) の根軌跡は、s = 0 と s = −6 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 + 8)/(s(s + 6))
sb =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 1 + 3t(ステップとランプの和)が、G(s) = 4(s + 4)/(s(s + 1)(s + 5)) 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) = 4(s + 4)/(s(s + 1)(s + 5))r(t) = 1 + 3t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 5 + 10/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/((s + 1)(s + 5)) 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) = 5 + 10/sG(s) = 4/((s + 1)(s + 5))r(t) = 1t
ess =
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 = 100 Ω の両端でとり、L = 50 mH、C = 1 µF である。 Q 値 Q を求めよ。
R = 100 ΩL = 50 mHC = 1 µF
Q =
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。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 35/(s(s + 5))
ωc = rad/s