1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 55/(s(s + 2)(s + 6)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.3) を計算せよ。
F(s) = 55/(s(s + 2)(s + 6))t = 0.3 s
f(0.3) =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = −6、y′(0) = 10 の条件で y″ + 7y′ + 10y = 0 を解き、y(0.2) を求めよ。
y″ + 7y′ + 10y = 0y(0) = −6y′(0) = 10t = 0.2 s
y(0.2) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 11/(s + 1) を、センサのゲインが H = 0.2 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) = 11/(s + 1)H = 0.2
τ = s
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 64/(s(s + 5)) を、センサのゲイン H = 2 の負帰還ループに入れる。閉ループの極は複素数である。 その虚部 ωd(正の値)を rad/s で求めよ。
G(s) = 64/(s(s + 5))H = 2
ωd = rad/s
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 64/(s² + 5s + 64) で、単位ステップ入力を受ける。 減衰比 ζ を求めよ。
G(s) = 64/(s² + 5s + 64)
ζ =
6.ステップ応答むずかしい
R = 38 Ω、L = 10 mH、C = 10 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 12 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。 コンデンサ電圧のピーク値 vC,max を求めよ。
R = 38 ΩL = 10 mHC = 10 µFV = 12 V
vC,max = V
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 + 5)(s + 6)) 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 + 5)(s + 6))
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 + 2)(s + 8)) の根軌跡は、s = 0 と s = −2 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 + 2)(s + 8))
sb =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 5 + 5t(ステップとランプの和)が、G(s) = 10(s + 4)/(s(s + 5)) 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) = 10(s + 4)/(s(s + 5))r(t) = 5 + 5t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 5 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/(s(s + 4)) を制御しています。 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) = 4/(s(s + 4))K = 5
ts = s
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 8 rad/s における G(s) = 32(s + 15)/(s(s + 7)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 32(s + 15)/(s(s + 7))ω = 8 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) = 96/(s(s + 4)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 96/(s(s + 4))
ωc = rad/s