1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (2s + 12)/(s² + 8s + 15) である。その逆変換は f(t) = A·e−3t + B·e−5t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (2s + 12)/(s² + 8s + 15)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = −1、y′(0) = 4 の条件で y″ + 8y′ + 12y = 0 を解き、y(0.6) を求めよ。
y″ + 8y′ + 12y = 0y(0) = −1y′(0) = 4t = 0.6 s
y(0.6) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 42/(s(s + 2)) である。基準入力はランプ r(t) = 10·t である。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 42/(s(s + 2))r(t) = 10·t
ess =
4.ブロック線図むずかしい
G₁ = 7/(s + 5)、G₂ = 6/(s + 6)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 1、外側の負帰還 H₂ = 0.2 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 + 5)G₂ = 6/(s + 6)H₁ = 1H₂ = 0.2
T(0) =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 36.5/(s² + 14s + 73) で、単位ステップ入力を受ける。 減衰比 ζ を求めよ。
G(s) = 36.5/(s² + 14s + 73)
ζ =
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 = 5 N を突然加える。 最大変位 xmax を mm で求めよ。
m = 5 kgk = 2000 N/mc = 40 N·s/mF = 5 N
xmax = mm
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 + 3)(s + 4)(s + 5))、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 + 3)(s + 4)(s + 5))
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(s + 8)) の根軌跡を示します。閉ループ極の減衰比が ζ = 0.5 となるゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 8))ζ = 0.5
K =
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 + 4)(s + 10)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 20 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 4)(s + 10))ess = 20 %
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 50 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/(s(s + 5)) を制御しています。 ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、ステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 5/(s(s + 5))K = 50
ts = 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 = 100 Ω, L = 100 mH です。1.6 kHz の正弦波入力が加えられます。 vin に対する vout の位相のずれ φ を度で求めよ。
R = 100 ΩL = 100 mHf = 1.6 kHz
φ = °
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) = 96/(s(s + 4)(s + 8)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 96/(s(s + 4)(s + 8))
GM = dB