1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (s + 8)/(s² + 8s + 20) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.1) を計算せよ。
F(s) = (s + 8)/(s² + 8s + 20)t = 0.1 s
f(0.1) =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = −3、y′(0) = 10 の条件で y″ + 8y′ + 12y = 0 を解き、y(0.6) を求めよ。
y″ + 8y′ + 12y = 0y(0) = −3y′(0) = 10t = 0.6 s
y(0.6) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 4/(s + 1) には、ゲイン H₁ = 5 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 = 17 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) = 4/(s + 1)H₁ = 5K = 17
T(0) =
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) = 6/(s + 6) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 10 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.1 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 6/(s + 6)D = 10css ≤ 0.1
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 92/(s² + 8s + 46) 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) = 92/(s² + 8s + 46)
ts = s
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 20 kg のおもりが、ばね定数 k = 500 N/m のばねと粘性ダンパ c = 60 N·s/m にぶら下がっている(m·x″ + c·x′ + k·x = F)。平衡状態で静止しているところに、一定の力 F = 25 N を突然加える。 減衰比 ζ を求めよ。
m = 20 kgk = 500 N/mc = 60 N·s/mF = 25 N
ζ =
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) = 96/(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) = 96/(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(s + 5)(s + 8)) の根軌跡は、s = 0 と s = −5 の間で実軸から離れます。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 5)(s + 8))
sb =
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 + 10)) 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 + 10))ess = 4 %
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 20 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s(s + 2)) 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) = 2/(s(s + 2))K = 20
tp = s
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 2 rad/s における G(s) = 5200/((s + 13)(s + 20)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 5200/((s + 13)(s + 20))ω = 2 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) = 96/(s(s + 8)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 96/(s(s + 8))
PM = °