1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 30/(s(s + 1)(s + 6)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.5) を計算せよ。
F(s) = 30/(s(s + 1)(s + 6))t = 0.5 s
f(0.5) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 11y′ + 30y = 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(0.2) を求めよ。
y″ + 11y′ + 30y = 75·u(t)u(t) = 2y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.2 s
y(0.2) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 5/(s + 1) には、ゲイン H₁ = 3 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 = 16 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) = 5/(s + 1)H₁ = 3K = 16
p =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 15 が、プラント G(s) = 8/(s + 1) 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)。 大きさ 2 の基準ステップと大きさ 5 の外乱ステップを同時に加える。定常出力 css を求めよ。
K = 15G(s) = 8/(s + 1)D = 5R = 2
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 15/(s² + 5s + 15) で、単位ステップ入力を受ける。 極は s = σ ± jωd である。その実部 σ を求めよ。
G(s) = 15/(s² + 5s + 15)
σ =
6.ステップ応答むずかしい
R = 65 Ω、L = 500 mH、C = 4.7 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 12 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 = 65 ΩL = 500 mHC = 4.7 µFV = 12 V
vC,max = V
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 1)(s + 8)) です。ゲインを上げていくと、閉ループが安定限界に達します。持続振動の周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 1)(s + 8))
ω = rad/s
8.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡むずかしい
ループ L(s) = K/(s(s + 5)(s + 10)) について、閉ループ極を s = −0.5 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 5)(s + 10))s = −0.5
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 1)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 5t に定常偏差 0.1 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 + 1))r(t) = 5tess = 0.1
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 25 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/(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) = 5/(s(s + 4))K = 25
tp = s
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ローパスフィルタ は R = 22 kΩ, C = 47 nF です。620 Hz の正弦波入力が加えられます。 ゲイン |H| = |vout/vin| を dB で求めよ。
R = 22 kΩC = 47 nFf = 620 Hz
|H| = 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) = 386/(s(s + 6)(s + 7)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 386/(s(s + 6)(s + 7))
ω180 = rad/s