1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 40/(s(s + 3)(s + 5)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.3) を計算せよ。
F(s) = 40/(s(s + 3)(s + 5))t = 0.3 s
f(0.3) =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = 10、y′(0) = −5 の条件で y″ + 5y′ + 6y = 0 を解き、y(0.4) を求めよ。
y″ + 5y′ + 6y = 0y(0) = 10y′(0) = −5t = 0.4 s
y(0.4) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 7(s + 7)/((s + 4)(s + 6)) である。基準入力に大きさ 1 のステップを加える。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 7(s + 7)/((s + 4)(s + 6))R = 1
ess =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 9 が、プラント G(s) = 6/(s + 4) 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)。 R = 0 のとき、大きさ 0.5 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 9G(s) = 6/(s + 4)D = 0.5R = 0
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 40/(s² + 9s + 40) 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) = 40/(s² + 9s + 40)
σ =
6.ステップ応答むずかしい
R = 130 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。 コンデンサ電圧のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
R = 130 ΩL = 500 mHC = 4.7 µFV = 12 V
%OS = %
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
単位フィードバックのループで L(s) = K(s + 10)/(s(s + 1)(s + 3))、K > 0 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 + 10)/(s(s + 1)(s + 3))
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 + 7)(s² + 8s + 25)) 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 + 7)(s² + 8s + 25))
θd = °
9.定常偏差と PID 制御ふつう
単位フィードバックのループで G(s) = K/((s + 4)(s + 5)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 4 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 4)(s + 5))ess = 4 %
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 5 + 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 = 5ζ = 0.707
Kd = s
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RL ハイパスフィルタ は R = 1000 Ω, L = 1 mH です。40 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 = 1000 ΩL = 1 mHf = 40 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) = 560/(s(s + 8)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 560/(s(s + 8))
ωc = rad/s