1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 30)/(s² + 4s + 13) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.4) を計算せよ。
F(s) = (3s + 30)/(s² + 4s + 13)t = 0.4 s
f(0.4) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 6y′ + 18y = 2u′ + 9u 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 = 0.2 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.2) を求めよ。
y″ + 6y′ + 18y = 2u′ + 9ut = 0.2 s
g(0.2) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 1/(s + 3) には、ゲイン H₁ = 3 の内側(マイナー)の負帰還ループがある。コントローラのゲイン K = 18 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの極 p を求めよ。
G(s) = 1/(s + 3)H₁ = 3K = 18
p =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 14 が、プラント G(s) = 1/(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 2 の基準ステップと大きさ 2 の外乱ステップを同時に加える。定常出力 css を求めよ。
K = 14G(s) = 1/(s + 7)D = 2R = 2
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 55/(s² + 4s + 55) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 55/(s² + 4s + 55)
%OS = %
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 + 12)) 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 + 12))
ts = s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは K = 1.2、L(s) = K/(s(s + 1)(s + 3)) 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 + 1)(s + 3))K = 1.2
m =
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 + 13)/(s(s + 6)) の根軌跡は、s = 0 と s = −6 の間で実軸から離れ、円を描いて零点の左側で再び実軸に戻ります。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K(s + 13)/(s(s + 6))
sb =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 1/(0.5s + 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/(0.5s + 1)K = 10
ess = %
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 5 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 1/(s(s + 2)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.707 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 1/(s(s + 2))Kp = 5ζ = 0.707
Kd = s
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RL ハイパスフィルタ は R = 10 Ω, L = 1 mH です。16 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 = 10 ΩL = 1 mHf = 16 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) = 210/(s(s + 20)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 210/(s(s + 20))
PM = °