1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (5s + 35)/(s² + 8s + 16) の f(t) を求め、f(0.5) を計算せよ。
F(s) = (5s + 35)/(s² + 8s + 16)t = 0.5 s
f(0.5) =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = 4、y′(0) = −3 の条件で y″ + 7y′ + 10y = 0 を解き、y(0.25) を求めよ。
y″ + 7y′ + 10y = 0y(0) = 4y′(0) = −3t = 0.25 s
y(0.25) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 16/(s(s + 7)) である。基準入力はランプ r(t) = 2·t である。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 16/(s(s + 7))r(t) = 2·t
ess =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 24 が、プラント G(s) = 3/(s + 7) 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)。 大きさ 5 の基準ステップと大きさ 5 の外乱ステップを同時に加える。定常出力 css を求めよ。
K = 24G(s) = 3/(s + 7)D = 5R = 5
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 74/(s² + 3s + 37) 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) = 74/(s² + 3s + 37)
σ =
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 2 kg のおもりが、ばね定数 k = 2000 N/m のばねと粘性ダンパ c = 38 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 = 50 N を突然加える。 減衰比 ζ を求めよ。
m = 2 kgk = 2000 N/mc = 38 N·s/mF = 50 N
ζ =
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは K = 80、L(s) = K/(s(s + 2)(s + 8)) 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 + 2)(s + 8))K = 80
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(s + 3)(s + 5)(s + 8)) 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(s + 3)(s + 5)(s + 8))
σa =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 1·t²/2 が、G(s) = 10(s + 4)/(s²(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 + 4)/(s²(s + 1))r(t) = 1·t²/2
ess =
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) = 10/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 5 rad/s、ζ = 0.8 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 10/(s + 2)ωₙ = 5 rad/sζ = 0.8
Kp =
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 = 2 Ω の両端でとり、L = 1 mH、C = 0.22 µF である。 −3 dB 帯域幅 BW を Hz で求めよ。
R = 2 ΩL = 1 mHC = 0.22 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) = 256/(s(s + 8)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 256/(s(s + 8))
ωc = rad/s