1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (2s + 31)/(s² + 8s + 20) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.5) を計算せよ。
F(s) = (2s + 31)/(s² + 8s + 20)t = 0.5 s
f(0.5) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 9y′ + 20y = 40·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 10 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.3) を求めよ。
y″ + 9y′ + 20y = 40·u(t)u(t) = 10y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.3 s
y(0.3) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/((s + 9)(s + 11)) 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 + 9)(s + 11))単位負帰還
K =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 9 が、プラント G(s) = 8/(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 1 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 9G(s) = 8/(s + 6)D = 1R = 0
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 85/(s² + 11s + 85) 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) = 85/(s² + 11s + 85)
tp = 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、オーバーシュートを 50 % にしたい。減衰比 ζ を求めよ。
%OS = 50 %
ζ =
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 + 10)/(s(s + 1)(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 + 10)/(s(s + 1)(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(s + 8)(s + 3)(s + 5)) 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(s + 8)(s + 3)(s + 5))
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 + 10)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 2 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 2)(s + 10))ess = 2 %
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/(s(s + 10)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.8 にするゲイン K を求めなさい。
G(s) = 10/(s(s + 10))ζ = 0.8
K =
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 = 2 Ω の両端でとり、L = 10 mH、C = 1 µF である。 Q 値 Q を求めよ。
R = 2 ΩL = 10 mHC = 1 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) = 566/(s(s + 7)(s + 9)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 566/(s(s + 7)(s + 9))
ω180 = rad/s