1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (4s + 9)/(s² + 10s + 21) である。その逆変換は f(t) = A·e−3t + B·e−7t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (4s + 9)/(s² + 10s + 21)
A =
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
単位負帰還ループの G(s) = 28/(s(s + 6)) である。基準入力はランプ r(t) = 5·t である。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 28/(s(s + 6))r(t) = 5·t
ess =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 58/(s(s + 6)) 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) = 58/(s(s + 6))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) = 196/(s² + 16s + 98) 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) = 196/(s² + 16s + 98)
ts = s
6.ステップ応答むずかしい
零点をもたない 2 次系のステップ応答で、オーバーシュートは 5 % で、最初のピークは t = 0.1 s に現れる。固有角周波数 ωn を求めよ。
%OS = 5 %tp = 0.1 s
ωn = rad/s
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 + 7)/(s(s + 2)(s + 4))、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 + 7)/(s(s + 2)(s + 4))
Kmax =
8.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡むずかしい
単位フィードバックのループで L(s) = K/((s + 5)(s + 2)(s + 4)) です。根軌跡の漸近線が実軸と交わる点 σa を求めなさい。
L(s) = K/((s + 5)(s + 2)(s + 4))
σa =
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 5 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 2)(s + 5))ess = 5 %
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 16 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。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 5/(s(s + 5))K = 16
tp = s
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 15 rad/s における G(s) = 126/((s + 2)(s + 7)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 126/((s + 2)(s + 7))ω = 15 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) = 22/(s(s + 3)(s + 4)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 22/(s(s + 3)(s + 4))
ω180 = rad/s