1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 20/(s(s + 3)(s + 5)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.25) を計算せよ。
F(s) = 20/(s(s + 3)(s + 5))t = 0.25 s
f(0.25) =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = −2、y′(0) = 5 の条件で y″ + 5y′ + 4y = 0 を解き、y(0.5) を求めよ。
y″ + 5y′ + 4y = 0y(0) = −2y′(0) = 5t = 0.5 s
y(0.5) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 7/(s + 5) 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 = 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 + 5)H₁ = 1K = 7
p =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/((s + 3)(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 + 3)(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) = 24/(s² + 2s + 48) 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) = 24/(s² + 2s + 48)
ts = s
6.ステップ応答むずかしい
R = 268 Ω、L = 500 mH、C = 10 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。 電圧の最初のピークの時刻 tp を ms で求めよ。
R = 268 ΩL = 500 mHC = 10 µFV = 5 V
tp = ms
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 + 1)(s + 3)) 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 + 1)(s + 3))
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(s + 4)(s + 5)) の根軌跡は、s = 0 と s = −4 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 + 4)(s + 5))
sb =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 4·t²/2 が、G(s) = 5(s + 4)/(s²(s + 4)) 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) = 5(s + 4)/(s²(s + 4))r(t) = 4·t²/2
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 20 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 1/(s(s + 2)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.8 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 1/(s(s + 2))Kp = 20ζ = 0.8
Kd = s
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ローパスフィルタ は R = 10 kΩ, C = 47 nF です。3.4 kHz の正弦波入力が加えられます。 vin に対する vout の位相のずれ φ を度で求めよ。
R = 10 kΩC = 47 nFf = 3.4 kHz
φ = °
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) = 32/(s(s + 2)(s + 7)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 32/(s(s + 2)(s + 7))
ω180 = rad/s