1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 15/(s(s + 1)(s + 4)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(1) を計算せよ。
F(s) = 15/(s(s + 1)(s + 4))t = 1 s
f(1) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 3y′ + 2y = 8·u(t) に従い、y(0) = 6、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(0.5) を求めよ。
y″ + 3y′ + 2y = 8·u(t)y(0) = 6y′(0) = 0u(t) = 10t = 0.5 s
y(0.5) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 3(s + 1)/((s + 5)(s + 7)) である。基準入力に大きさ 5 のステップを加える。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 3(s + 1)/((s + 5)(s + 7))R = 5
ess =
4.ブロック線図むずかしい
G₁ = 7/(s + 1)、G₂ = 2/(s + 3)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 4、外側の負帰還 H₂ = 1 のブロック線図を簡単にせよ。C(s)/R(s) の直流ゲイン T(0) を求めよ。
G₁ = 7/(s + 1)G₂ = 2/(s + 3)H₁ = 4H₂ = 1
T(0) =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 8/(s² + 3s + 8) 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) = 8/(s² + 3s + 8)
ωn = rad/s
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = K/(s(s + 2)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 5 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 2))%OS = 5 %
K =
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは K = 14、L(s) = K/(s(s + 3)(s + 4)) で動作しています。閉ループが不安定になるまでに、ゲインを何倍まで上げられますか。倍率 m を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 4))K = 14
m =
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 + 2)(s + 8)(s + 6)) 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 + 2)(s + 8)(s + 6))
σa =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 2 + 5t(ステップとランプの和)が、G(s) = 10/(s(s + 1)) 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(s + 1))r(t) = 2 + 5t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 5 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s(s + 1)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.5 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 2/(s(s + 1))Kp = 5ζ = 0.5
Kd = 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 = 470 Ω, L = 1 mH です。300 kHz の正弦波入力が加えられます。 ゲイン |H| = |vout/vin| を dB で求めよ。
R = 470 ΩL = 1 mHf = 300 kHz
|H| = dB
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) = 740/(s(s + 20)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 740/(s(s + 20))
ωc = rad/s