1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 10/(s(s + 1)(s + 4)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.4) を計算せよ。
F(s) = 10/(s(s + 1)(s + 4))t = 0.4 s
f(0.4) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 6y′ + 5y = 20·u(t) に従い、y(0) = 6、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 5 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.4) を求めよ。
y″ + 6y′ + 5y = 20·u(t)y(0) = 6y′(0) = 0u(t) = 5t = 0.4 s
y(0.4) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 5/(s + 8) 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 = 9 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの極 p を求めよ。
G(s) = 5/(s + 8)H₁ = 2K = 9
p =
4.ブロック線図むずかしい
G₁ = 5/(s + 4)、G₂ = 9/(s + 5)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 1、外側の負帰還 H₂ = 0.5 のブロック線図を簡単にせよ。C(s)/R(s) の直流ゲイン T(0) を求めよ。
G₁ = 5/(s + 4)G₂ = 9/(s + 5)H₁ = 1H₂ = 0.5
T(0) =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 19/(s² + 8s + 38) 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) = 19/(s² + 8s + 38)
σ =
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 8 kg のおもりが、ばね定数 k = 100 N/m のばねと粘性ダンパ c = 28 N·s/m にぶら下がっている(m·x″ + c·x′ + k·x = F)。平衡状態で静止しているところに、一定の力 F = 5 N を突然加える。 変位のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
m = 8 kgk = 100 N/mc = 28 N·s/mF = 5 N
%OS = %
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 + 3)(s + 8)) 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(s + 3)(s + 8))
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 + 3)(s + 5)(s + 6)) の根軌跡を描きました。軌跡が虚軸と交わる周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/((s + 3)(s + 5)(s + 6))
ω = rad/s
9.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 5)) 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 0.2 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 + 5))r(t) = 5tess = 0.2
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 2 + 0.5/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/((s + 1)(s + 4)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 2t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 2 + 0.5/sG(s) = 10/((s + 1)(s + 4))r(t) = 2t
ess =
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 0.5 rad/s における G(s) = 28(s + 5)/(s(s + 2)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 28(s + 5)/(s(s + 2))ω = 0.5 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) = 76/(s(s + 2)(s + 6)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 76/(s(s + 2)(s + 6))
GM = dB