1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (4s + 14)/(s² + 6s + 9) の f(t) を求め、f(0.4) を計算せよ。
F(s) = (4s + 14)/(s² + 6s + 9)t = 0.4 s
f(0.4) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 8y′ + 15y = 22.5·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 10 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″ + 8y′ + 15y = 22.5·u(t)u(t) = 10y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.1 s
y(0.1) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 26/(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) = 26/(s + 10)H = 2
τ = s
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/((s + 1)(s + 4)(s + 8)) を単位負帰還ループに入れる。 安定な最大ゲインでは、ループは振動します。振動の周波数 ω を rad/s で求めよ。
G(s) = K/((s + 1)(s + 4)(s + 8))単位負帰還
ω = rad/s
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 38/(s² + 5s + 38) 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) = 38/(s² + 5s + 38)
ts = s
6.ステップ応答むずかしい
R = 21 Ω、L = 50 mH、C = 4.7 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 10 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。 減衰のない固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
R = 21 ΩL = 50 mHC = 4.7 µFV = 10 V
ωn = rad/s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
単位フィードバックのループで L(s) = K(s + 11)/(s(s + 2)(s + 4))、K > 0 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 + 11)/(s(s + 2)(s + 4))
Kmax =
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 + 8)) について、閉ループ極を s = −3 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 8))s = −3
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 0.5t が、G(s) = 2(s + 1)/(s(s + 4)(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) = 2(s + 1)/(s(s + 4)(s + 10))r(t) = 0.5t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = Kp + Ki/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 1/(s + 1) を制御しています。閉ループは ωₙ = 2 rad/s、ζ = 0.5 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 1/(s + 1)ωₙ = 2 rad/sζ = 0.5
Ki =
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 = 47 kΩ, C = 2.2 nF です。3.1 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 = 47 kΩC = 2.2 nFf = 3.1 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) = 150/(s(s + 10)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 150/(s(s + 10))
PM = °