1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (4s + 36)/(s² + 8s + 15) である。その逆変換は f(t) = A·e−3t + B·e−5t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (4s + 36)/(s² + 8s + 15)
A =
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) = 12 の条件で y″ + 7y′ + 10y = 0 を解き、y(0.2) を求めよ。
y″ + 7y′ + 10y = 0y(0) = −3y′(0) = 12t = 0.2 s
y(0.2) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 7/(s + 4) 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 = 7 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) = 7/(s + 4)H₁ = 5K = 7
p =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 30 が、プラント G(s) = 5/(s + 5) 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)。 R = 0 のとき、大きさ 2 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 30G(s) = 5/(s + 5)D = 2R = 0
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 123/(s² + 4s + 41) 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) = 123/(s² + 4s + 41)
tp = s
6.ステップ応答むずかしい
R = 76 Ω、L = 200 mH、C = 22 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 24 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 = 76 ΩL = 200 mHC = 22 µFV = 24 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。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 + 3)(s + 10))
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
L(s) = K(s + 8)/(s(s + 3)) の根軌跡は、s = 0 と s = −3 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 + 3))
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 + 1)(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 + 1)(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 + 1/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 20/((s + 4)(s + 10)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 5t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 1 + 1/sG(s) = 20/((s + 4)(s + 10))r(t) = 5t
ess =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ハイパスフィルタ は R = 1 kΩ, C = 10 nF です。3.2 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 = 1 kΩC = 10 nFf = 3.2 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) = K/(s(s + 4)(s + 7)) である。 ゲイン余裕が 6 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 7))GM = 6 dB
K =