1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 15)/(s² + 8s + 32) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.1) を計算せよ。
F(s) = (3s + 15)/(s² + 8s + 32)t = 0.1 s
f(0.1) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 7y′ + 6y = 12·u(t) に従い、y(0) = 3、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(0.6) を求めよ。
y″ + 7y′ + 6y = 12·u(t)y(0) = 3y′(0) = 0u(t) = 5t = 0.6 s
y(0.6) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 10/(s + 9) を、センサのゲインが H = 0.2 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 2 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 10/(s + 9)H = 0.2R = 2
css =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 12/(s(s + 2)) を、センサのゲイン H = 2 の負帰還ループに入れる。閉ループの極は複素数である。 その虚部 ωd(正の値)を rad/s で求めよ。
G(s) = 12/(s(s + 2))H = 2
ωd = rad/s
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 141/(s² + 9s + 47) 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) = 141/(s² + 9s + 47)
σ =
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 15 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 6))%OS = 15 %
K =
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 + 5)(s + 10)) 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 + 5)(s + 10))
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 + 10)/(s(s + 3)) の根軌跡は、s = 0 と s = −3 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。合流点 si を求めなさい。
L(s) = K(s + 10)/(s(s + 3))
si =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 2)) 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 0.01 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 + 2))r(t) = 1tess = 0.01
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = Kp + Ki/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s + 4) を制御しています。閉ループは ωₙ = 5 rad/s、ζ = 0.6 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 2/(s + 4)ωₙ = 5 rad/sζ = 0.6
Ki =
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 = 3.3 kΩ, C = 1 nF です。190 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 = 3.3 kΩC = 1 nFf = 190 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) = 456/(s(s + 8)(s + 10)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 456/(s(s + 8)(s + 10))
GM = dB