1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 1/(s² + 15s + 56) である。その逆変換は f(t) = A·e−7t + 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) = 1/(s² + 15s + 56)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 4y′ + 13y = 2u で表される(入力 u(t)、出力 y(t))。その伝達関数 G(s) = Y(s)/U(s)(初期条件はゼロ)を求め、t = 0.75 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.75) を求めよ。
y″ + 4y′ + 13y = 2ut = 0.75 s
g(0.75) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 38/(s + 1) を、センサのゲインが H = 0.25 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 5 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 38/(s + 1)H = 0.25R = 5
css =
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) = 2/(s + 8) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 10 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.5 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 2/(s + 8)D = 10css ≤ 0.5
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 186/(s² + 12s + 62) 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) = 186/(s² + 12s + 62)
%OS = %
6.ステップ応答むずかしい
R = 55 Ω、L = 100 mH、C = 47 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。 電圧の最初のピークの時刻 tp を ms で求めよ。
R = 55 ΩL = 100 mHC = 47 µFV = 5 V
tp = ms
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 + 4)(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 + 4)(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
L(s) = K/((s + 1)(s + 9)) の根軌跡を示します。2 つの閉ループ極が実軸上で一致する分岐点 sb でのゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/((s + 1)(s + 9))
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 2t が、G(s) = 50/(s(s + 2)(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) = 50/(s(s + 2)(s + 5))r(t) = 2t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 10 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/(s(s + 1)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.707 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 10/(s(s + 1))Kp = 10ζ = 0.707
Kd = s
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 = 2.2 kΩ, C = 1 nF です。14 kHz 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 = 2.2 kΩC = 1 nFf = 14 kHz
|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) = 144/(s(s + 8)(s + 10)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 144/(s(s + 8)(s + 10))
GM = dB