1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (6s + 13)/(s² + 8s + 16) の f(t) を求め、f(0.2) を計算せよ。
F(s) = (6s + 13)/(s² + 8s + 16)t = 0.2 s
f(0.2) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 9y′ + 20y = 80·u(t) に従い、y(0) = 3、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 5 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.3) を求めよ。
y″ + 9y′ + 20y = 80·u(t)y(0) = 3y′(0) = 0u(t) = 5t = 0.3 s
y(0.3) =
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 = 0.2 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 24 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 22/(s + 5)H = 0.2R = 24
css =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 10 が、プラント G(s) = 1/(s + 6) 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)。 R = 0 のとき、大きさ 10 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 10G(s) = 1/(s + 6)D = 10R = 0
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 111/(s² + 6s + 37) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 111/(s² + 6s + 37)
tp = 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 + 2)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 15 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 2))%OS = 15 %
K =
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
制御対象 G(s) = (s + 5)/((s − 4)(s + 5)) は s = 4 に不安定な極をもちます。比例ゲイン K で、その周りに単位フィードバックのループを組みます。閉ループが安定になる最小のゲイン Kmin を求めなさい。
G(s) = (s + 5)/((s − 4)(s + 5))
Kmin =
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 + 10)/(s(s + 4)) の根軌跡は、s = 0 と s = −4 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。合流点 si を求めなさい。
L(s) = K(s + 10)/(s(s + 4))
si =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 2t が、G(s) = 4/(s(s + 1)) の単位フィードバックのループに加えられます。定常偏差 ess を求めなさい。
G(s) = 4/(s(s + 1))r(t) = 2t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 25 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/(s(s + 3)) 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) = 5/(s(s + 3))Kp = 25ζ = 0.707
Kd = s
11.ボード線図と余裕ふつう
図の直列 RLC バンドパスフィルタでは、出力は R = 10 Ω の両端でとり、L = 5 mH、C = 4.7 µF である。 Q 値 Q を求めよ。
R = 10 ΩL = 5 mHC = 4.7 µF
Q =
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) = 168/(s(s + 6)(s + 8)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 168/(s(s + 6)(s + 8))
ω180 = rad/s