1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 40/(s(s + 1)(s + 2)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(1.5) を計算せよ。
F(s) = 40/(s(s + 1)(s + 2))t = 1.5 s
f(1.5) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 9y′ + 20y = 60·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 5 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.25) を求めよ。
y″ + 9y′ + 20y = 60·u(t)u(t) = 5y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.25 s
y(0.25) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 22/(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 10 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 22/(s + 5)H = 0.25R = 10
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) = 7/(s + 10) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 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 0.07 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 7/(s + 10)D = 5css ≤ 0.07
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 28/(s² + 8s + 56) 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) = 28/(s² + 8s + 56)
ωn = rad/s
6.ステップ応答むずかしい
零点をもたない 2 次系のステップ応答で、オーバーシュートを 10 % にしたい。減衰比 ζ を求めよ。
%OS = 10 %
ζ =
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 8)(s + 10)) です。ゲインを上げていくと、閉ループが安定限界に達します。持続振動の周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 8)(s + 10))
ω = rad/s
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(s + 8)) の根軌跡を示します。閉ループ極の減衰比が ζ = 0.3 となるゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 8))ζ = 0.3
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 1)) 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 0.2 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 + 1))r(t) = 2tess = 0.2
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 40 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s(s + 10)) 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) = 2/(s(s + 10))K = 40
tp = s
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 30 rad/s における G(s) = 672/((s + 6)(s + 8)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 672/((s + 6)(s + 8))ω = 30 rad/s
|G(jω)| = 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) = 16/(s(s + 1)(s + 4)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 16/(s(s + 1)(s + 4))
ω180 = rad/s