1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (4s + 20)/(s² + 2s + 1) の f(t) を求め、f(0.5) を計算せよ。
F(s) = (4s + 20)/(s² + 2s + 1)t = 0.5 s
f(0.5) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 6y′ + 8y = 4u′ + 19u 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 = 0.6 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.6) を求めよ。
y″ + 6y′ + 8y = 4u′ + 19ut = 0.6 s
g(0.6) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 4/(s + 7) には、ゲイン H₁ = 2 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 = 10 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) = 4/(s + 7)H₁ = 2K = 10
p =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 13 が、プラント G(s) = 5/(s + 8) 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 0.5 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 13G(s) = 5/(s + 8)D = 0.5R = 0
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 36/(s² + 4s + 36) で、単位ステップ入力を受ける。 固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
G(s) = 36/(s² + 4s + 36)
ωn = rad/s
6.ステップ応答むずかしい
R = 83 Ω、L = 50 mH、C = 4.7 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 10 V のステップを加える。コンデンサは充電されておらず、ステップの前には電流は流れていない。 コンデンサ電圧のピーク値 vC,max を求めよ。
R = 83 ΩL = 50 mHC = 4.7 µFV = 10 V
vC,max = V
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 = 41.25、L(s) = K/(s(s + 5)(s + 6)) 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 + 5)(s + 6))K = 41.25
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 + 5)(s + 13)) の根軌跡を示します。2 つの閉ループ極が実軸上で一致する分岐点 sb でのゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/((s + 5)(s + 13))
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 2t が、G(s) = 2(s + 4)/(s(s + 1)(s + 4)) 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) = 2(s + 4)/(s(s + 1)(s + 4))r(t) = 2t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = Kp + Ki/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s + 5) を制御しています。閉ループは ωₙ = 6 rad/s、ζ = 0.6 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 2/(s + 5)ωₙ = 6 rad/sζ = 0.6
Kp =
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 20 rad/s における G(s) = 5(s + 18)/(s(s + 3)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 5(s + 18)/(s(s + 3))ω = 20 rad/s
∠G(jω) = °
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) = 45/(s(s + 5)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 45/(s(s + 5))
ωc = rad/s