1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (4s + 34)/(s² + 9s + 8) である。その逆変換は f(t) = A·e−t + B·e−8t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (4s + 34)/(s² + 9s + 8)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 8y′ + 12y = 36·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) = 1 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.3) を求めよ。
y″ + 8y′ + 12y = 36·u(t)y(0) = 3y′(0) = 0u(t) = 1t = 0.3 s
y(0.3) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/((s + 5)(s + 7)) 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 + 5)(s + 7))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 が、プラント G(s) = 8/(s + 4) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 1 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.04 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 8/(s + 4)D = 1css ≤ 0.04
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 70/(s² + 7s + 70) で、単位ステップ入力を受ける。 減衰比 ζ を求めよ。
G(s) = 70/(s² + 7s + 70)
ζ =
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 40/(s(s + 2)) 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) = 40/(s(s + 2))
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 = 5.25、L(s) = K/(s(s + 1)(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 + 1)(s + 6))K = 5.25
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 + 6)(s² + 8s + 25)) について、上半平面にある複素極からの根軌跡の出発角 θd を、正の実軸から測って求めなさい。
L(s) = K/((s + 6)(s² + 8s + 25))
θd = °
9.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 0.5·t²/2 が、G(s) = 5(s + 5)/(s²(s + 5)) 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) = 5(s + 5)/(s²(s + 5))r(t) = 0.5·t²/2
ess =
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) = 10/(s(s + 4)) 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) = 10/(s(s + 4))K = 16
tp = s
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 10 rad/s における G(s) = 770/((s + 11)(s + 14)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 770/((s + 11)(s + 14))ω = 10 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) = 400/(s(s + 20)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 400/(s(s + 20))
ωc = rad/s