1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (4s + 10)/(s² + 9s + 18) である。その逆変換は f(t) = A·e−3t + B·e−6t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (4s + 10)/(s² + 9s + 18)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 9y′ + 18y = 54·u(t) に従い、y(0) = 1、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(0.2) を求めよ。
y″ + 9y′ + 18y = 54·u(t)y(0) = 1y′(0) = 0u(t) = 1t = 0.2 s
y(0.2) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/((s + 5)(s + 9)) 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 + 9))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) = 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 0.5 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.003 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 3/(s + 5)D = 0.5css ≤ 0.003
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 25.5/(s² + 10s + 51) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 25.5/(s² + 10s + 51)
tp = s
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = K/(s(s + 6)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 10 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 6))%OS = 10 %
K =
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
制御対象 G(s) = (s + 10)/((s − 2)(s + 2)) は s = 2 に不安定な極をもちます。比例ゲイン K で、その周りに単位フィードバックのループを組みます。閉ループが安定になる最小のゲイン Kmin を求めなさい。
G(s) = (s + 10)/((s − 2)(s + 2))
Kmin =
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 + 4)(s² + 2s + 10)) 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 + 4)(s² + 2s + 10))
θd = °
9.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 2 + 5t(ステップとランプの和)が、G(s) = 4/(s(s + 2)) 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) = 4/(s(s + 2))r(t) = 2 + 5t
ess =
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) = 2/(s(s + 4)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.6 にするゲイン K を求めなさい。
G(s) = 2/(s(s + 4))ζ = 0.6
K =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ハイパスフィルタ は R = 22 kΩ, C = 100 nF です。18 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 = 100 nFf = 18 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) = 2.5/(s(s + 1)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 2.5/(s(s + 1))
ωc = rad/s