1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (s + 37)/(s² + 4s + 4) の f(t) を求め、f(0.6) を計算せよ。
F(s) = (s + 37)/(s² + 4s + 4)t = 0.6 s
f(0.6) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 7y′ + 12y = 12·u(t) に従い、y(0) = 5、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 10 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.25) を求めよ。
y″ + 7y′ + 12y = 12·u(t)y(0) = 5y′(0) = 0u(t) = 10t = 0.25 s
y(0.25) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 38/(s + 2) を、センサのゲインが H = 0.1 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) = 38/(s + 2)H = 0.1
τ = s
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 26 が、プラント G(s) = 6/(s + 2) を単位負帰還ループで駆動する。外乱 D はプラントの入力に加わる(コントローラの出力に加算される)。 R = 0 のとき、大きさ 1 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 26G(s) = 6/(s + 2)D = 1R = 0
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 9/(s² + 2s + 9) 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) = 9/(s² + 2s + 9)
%OS = %
6.ステップ応答むずかしい
R = 13 Ω、L = 100 mH、C = 22 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 24 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 = 13 ΩL = 100 mHC = 22 µFV = 24 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 + 4)(s + 5)) 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 + 4)(s + 5))
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 + 7)(s² + 2s + 10)) について、上半平面にある複素極からの根軌跡の出発角 θd を、正の実軸から測って求めなさい。
L(s) = K/((s + 7)(s² + 2s + 10))
θd = °
9.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 1 + 0.5t(ステップとランプの和)が、G(s) = 2/(s(s + 2)(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) = 2/(s(s + 2)(s + 5))r(t) = 1 + 0.5t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 4 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/(s(s + 6)) を制御しています。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 4/(s(s + 6))K = 4
tp = s
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RL ローパスフィルタ は R = 220 Ω, L = 4.7 mH です。74 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 = 220 ΩL = 4.7 mHf = 74 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) = 420/(s(s + 7)(s + 8)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 420/(s(s + 7)(s + 8))
ω180 = rad/s