1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (6s + 36)/(s² + 12s + 35) である。その逆変換は f(t) = A·e−5t + B·e−7t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (6s + 36)/(s² + 12s + 35)
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) = 2、y′(0) = −10 の条件で y″ + 4y′ + 3y = 0 を解き、y(0.2) を求めよ。
y″ + 4y′ + 3y = 0y(0) = 2y′(0) = −10t = 0.2 s
y(0.2) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 10/(s + 5) には、ゲイン H₁ = 4 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 = 4 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) = 10/(s + 5)H₁ = 4K = 4
p =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K が、プラント G(s) = 4/(s + 7) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 5 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.02857 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 4/(s + 7)D = 5css ≤ 0.02857
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 159/(s² + 2s + 53) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 159/(s² + 2s + 53)
%OS = %
6.ステップ応答むずかしい
零点をもたない 2 次系のステップ応答で、オーバーシュートを 20 % にしたい。減衰比 ζ を求めよ。
%OS = 20 %
ζ =
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 + 2)(s + 10)) 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 + 2)(s + 10))
Kmax =
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 + 5)/((s + 8)(s + 10)(s + 2)) 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 + 5)/((s + 8)(s + 10)(s + 2))
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 + 4)(s + 5)) 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 + 4)(s + 5))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) = 4/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 8 rad/s、ζ = 0.7 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 4/(s + 2)ωₙ = 8 rad/sζ = 0.7
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 = 100 nF です。17 Hz 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 = 47 kΩC = 100 nFf = 17 Hz
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) = K/(s(s + 1)(s + 2)) 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 + 1)(s + 2))GM = 6 dB
K =