1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (5s + 1)/(s² + 2s + 2) の f(t) を平方完成によって求め、f(1.5) を計算せよ。
F(s) = (5s + 1)/(s² + 2s + 2)t = 1.5 s
f(1.5) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 10y′ + 24y = 96·u(t) に従い、y(0) = 5、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 2 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.3) を求めよ。
y″ + 10y′ + 24y = 96·u(t)y(0) = 5y′(0) = 0u(t) = 2t = 0.3 s
y(0.3) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 3/(s + 8) には、ゲイン H₁ = 1 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 = 9 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの直流ゲイン T(0) を求めよ。
G(s) = 3/(s + 8)H₁ = 1K = 9
T(0) =
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) = 3/(s + 5) 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 0.006 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 3/(s + 5)D = 1css ≤ 0.006
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 62/(s² + 2s + 31) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 62/(s² + 2s + 31)
%OS = %
6.ステップ応答むずかしい
R = 88 Ω、L = 100 mH、C = 4.7 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 5 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 = 88 ΩL = 100 mHC = 4.7 µFV = 5 V
vC,max = V
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 + 9)/(s(s + 1)(s + 3))、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 + 9)/(s(s + 1)(s + 3))
Kmax =
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 + 13)/(s(s + 6)) の根軌跡は、s = 0 と s = −6 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。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K(s + 13)/(s(s + 6))
sb =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 10)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 1t に定常偏差 0.2 で追従しなければなりません。ゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/(s(s + 10))r(t) = 1tess = 0.2
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) = 5/(s(s + 2)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.5 にするゲイン K を求めなさい。
G(s) = 5/(s(s + 2))ζ = 0.5
K =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RL ローパスフィルタ は R = 100 Ω, L = 4.7 mH です。6.8 kHz の正弦波入力が加えられます。 vin に対する vout の位相のずれ φ を度で求めよ。
R = 100 ΩL = 4.7 mHf = 6.8 kHz
φ = °
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) = 234/(s(s + 4)(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) = 234/(s(s + 4)(s + 9))
ω180 = rad/s