1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (6s + 22)/(s² + 11s + 24) である。その逆変換は f(t) = A·e−3t + B·e−8t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (6s + 22)/(s² + 11s + 24)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 2y′ + 17y = 4u′ + 13u で表される(入力 u(t)、出力 y(t))。その伝達関数 G(s) = Y(s)/U(s)(初期条件はゼロ)を求め、t = 0.3 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.3) を求めよ。
y″ + 2y′ + 17y = 4u′ + 13ut = 0.3 s
g(0.3) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 7/(s + 7) を、センサのゲインが H = 0.2 の負帰還ループで制御する。 閉ループの時定数 τ を求めよ。
G(s) = 7/(s + 7)H = 0.2
τ = s
4.ブロック線図むずかしい
G₁ = 11/(s + 2)、G₂ = 2/(s + 7)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 0.5、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 = 11/(s + 2)G₂ = 2/(s + 7)H₁ = 0.5H₂ = 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) = 97/(s² + 6s + 97) で、単位ステップ入力を受ける。 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) = 97/(s² + 6s + 97)
ts = s
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = K/(s(s + 16)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 5 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 16))%OS = 5 %
K =
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 + 1)(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 + 1)(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 + 8)(s² + 2s + 17)) について、上半平面にある複素極からの根軌跡の出発角 θd を、正の実軸から測って求めなさい。
L(s) = K/((s + 8)(s² + 2s + 17))
θd = °
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 + 2)(s + 5)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 4 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 2)(s + 5))ess = 4 %
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 5 + 1/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)(s + 4)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 2t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 5 + 1/sG(s) = 10/((s + 2)(s + 4))r(t) = 2t
ess =
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 2 rad/s における G(s) = 66/((s + 6)(s + 11)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 66/((s + 6)(s + 11))ω = 2 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) = 304/(s(s + 9)(s + 10)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 304/(s(s + 9)(s + 10))
GM = dB