1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (s + 40)/(s² + 6s + 9) の f(t) を求め、f(0.3) を計算せよ。
F(s) = (s + 40)/(s² + 6s + 9)t = 0.3 s
f(0.3) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 7y′ + 12y = 3u′ + 15u で表される(入力 u(t)、出力 y(t))。その伝達関数 G(s) = Y(s)/U(s)(初期条件はゼロ)を求め、t = 0.25 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.25) を求めよ。
y″ + 7y′ + 12y = 3u′ + 15ut = 0.25 s
g(0.25) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 27/(s + 5) を、センサのゲインが H = 0.25 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 2 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 27/(s + 5)H = 0.25R = 2
css =
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) = 9/(s + 5) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 0.5 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.009 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 9/(s + 5)D = 0.5css ≤ 0.009
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 33.5/(s² + 3s + 67) で、単位ステップ入力を受ける。 固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
G(s) = 33.5/(s² + 3s + 67)
ωn = rad/s
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 5 kg のおもりが、ばね定数 k = 2000 N/m のばねと粘性ダンパ c = 40 N·s/m にぶら下がっている(m·x″ + c·x′ + k·x = F)。平衡状態で静止しているところに、一定の力 F = 25 N を突然加える。 変位が最大になる時刻 tp を求めよ。
m = 5 kgk = 2000 N/mc = 40 N·s/mF = 25 N
tp = s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
単位フィードバックのループで L(s) = K(s + 7)/(s(s + 1)(s + 4))、K > 0 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 + 7)/(s(s + 1)(s + 4))
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 + 4)(s² + 6s + 13)) 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 + 4)(s² + 6s + 13))
θd = °
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 + 2)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 2 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 1)(s + 2))ess = 2 %
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 8 + Kd·s 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。閉ループの減衰比を ζ = 0.9 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 4/(s(s + 4))Kp = 8ζ = 0.9
Kd = s
11.ボード線図と余裕ふつう
図の直列 RLC バンドパスフィルタでは、出力は R = 5 Ω の両端でとり、L = 100 mH、C = 4.7 µF である。 −3 dB 帯域幅 BW を Hz で求めよ。
R = 5 ΩL = 100 mHC = 4.7 µF
BW = Hz
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 + 4)(s + 8)) である。 ゲイン余裕が 5 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 8))GM = 5 dB
K =