1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 27)/(s² + 6s + 10) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.6) を計算せよ。
F(s) = (3s + 27)/(s² + 6s + 10)t = 0.6 s
f(0.6) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 8y′ + 15y = 75·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 2 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.1) を求めよ。
y″ + 8y′ + 15y = 75·u(t)u(t) = 2y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.1 s
y(0.1) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/(s(s + 20)) を単位負帰還ループに入れる。閉ループが臨界減衰(等しい 2 つの実数極)になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 20))単位負帰還
K =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 24/(s(s + 8)) を、センサのゲイン H = 1 の負帰還ループに入れる。閉ループの極は複素数である。 その虚部 ωd(正の値)を rad/s で求めよ。
G(s) = 24/(s(s + 8))H = 1
ωd = rad/s
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 19/(s² + 10s + 38) 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) = 19/(s² + 10s + 38)
σ =
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 85/(s(s + 2)) である。ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、閉ループのステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 85/(s(s + 2))
ts = s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 4)(s + 5)) 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 + 4)(s + 5))
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 = 0.8 となるゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 8))ζ = 0.8
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 1/(1s + 1) を、比例ゲイン K = 10 で単位フィードバックのループにより制御します。ステップ入力に対する定常偏差 ess を、ステップの大きさに対する百分率で求めなさい。
G(s) = 1/(1s + 1)K = 10
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) = 5/(s + 4) を制御しています。閉ループは ωₙ = 8 rad/s、ζ = 0.6 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 = 0.6
Ki =
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 30 rad/s における G(s) = 1080/((s + 15)(s + 18)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 1080/((s + 15)(s + 18))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) = 200/(s(s + 10)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 200/(s(s + 10))
ωc = rad/s