1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 29)/(s² + 10s + 25) の f(t) を求め、f(0.3) を計算せよ。
F(s) = (3s + 29)/(s² + 10s + 25)t = 0.3 s
f(0.3) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 7y′ + 10y = 10·u(t) に従う。系は静止状態(y(0) = 0、y′(0) = 0)から始まり、入力は t ≥ 0 で大きさ 1 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.5) を求めよ。
y″ + 7y′ + 10y = 10·u(t)u(t) = 1y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.5 s
y(0.5) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 3/(s + 10) 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 12 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 3/(s + 10)H = 0.25R = 12
css =
4.ブロック線図むずかしい
G₁ = 17/(s + 2)、G₂ = 2/(s + 3)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 4、外側の負帰還 H₂ = 0.5 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 = 17/(s + 2)G₂ = 2/(s + 3)H₁ = 4H₂ = 0.5
T(0) =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 90/(s² + 11s + 45) で、単位ステップ入力を受ける。 極は s = σ ± jωd である。その実部 σ を求めよ。
G(s) = 90/(s² + 11s + 45)
σ =
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 2.5 kg のおもりが、ばね定数 k = 500 N/m のばねと粘性ダンパ c = 21 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 = 10 N を突然加える。 変位が最大になる時刻 tp を求めよ。
m = 2.5 kgk = 500 N/mc = 21 N·s/mF = 10 N
tp = s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは負帰還で、L(s) = 180/(s(s + 3)(s + 5)) です。右半平面にある閉ループ極の個数 N はいくつですか。
L(s) = 180/(s(s + 3)(s + 5))
N =
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)(s + 10)) の根軌跡を示します。2 つの閉ループ極が実軸上で一致する分岐点 sb でのゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/((s + 4)(s + 10))
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 5)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 2t に定常偏差 0.5 で追従しなければなりません。ゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/(s(s + 5))r(t) = 2tess = 0.5
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) = 5/(s + 4) を制御しています。閉ループは ωₙ = 8 rad/s、ζ = 1 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 5/(s + 4)ωₙ = 8 rad/sζ = 1
Ki =
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 = 1 Ω の両端でとり、L = 1 mH、C = 0.47 µF である。 Q 値 Q を求めよ。
R = 1 ΩL = 1 mHC = 0.47 µF
Q =
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) = 234/(s(s + 5)(s + 6)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 234/(s(s + 5)(s + 6))
GM = dB