1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 25/(s(s + 2)(s + 5)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.4) を計算せよ。
F(s) = 25/(s(s + 2)(s + 5))t = 0.4 s
f(0.4) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 11y′ + 30y = 180·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″ + 11y′ + 30y = 180·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
単位負帰還ループの G(s) = 26/(s(s + 6)) である。基準入力はランプ r(t) = 2·t である。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 26/(s(s + 6))r(t) = 2·t
ess =
4.ブロック線図むずかしい
G₁ = 11/(s + 4)、G₂ = 10/(s + 5)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 2、外側の負帰還 H₂ = 0.1 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 = 11/(s + 4)G₂ = 10/(s + 5)H₁ = 2H₂ = 0.1
T(0) =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 90/(s² + 10s + 45) 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) = 90/(s² + 10s + 45)
σ =
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 150/(s(s + 12)) である。ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、閉ループのステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 150/(s(s + 12))
ts = s
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 + 6)(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 + 6)(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
単位フィードバックのループで L(s) = K(s + 3)/(s(s + 10)(s + 4)(s + 8)) です。根軌跡の漸近線が実軸と交わる点 σa を求めなさい。
L(s) = K(s + 3)/(s(s + 10)(s + 4)(s + 8))
σa =
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 + 4)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 5 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 1)(s + 4))ess = 5 %
K =
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) = 10/(s + 4) を制御しています。閉ループは ωₙ = 8 rad/s、ζ = 0.8 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 10/(s + 4)ωₙ = 8 rad/sζ = 0.8
Kp =
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 1 rad/s における G(s) = 14(s + 4)/(s(s + 1)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 14(s + 4)/(s(s + 1))ω = 1 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) = 320/(s(s + 20)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 320/(s(s + 20))
PM = °