1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (s + 13)/(s² + 5s + 4) である。その逆変換は f(t) = A·e−t + B·e−4t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (s + 13)/(s² + 5s + 4)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = −7、y′(0) = −8 の条件で y″ + 6y′ + 5y = 0 を解き、y(0.8) を求めよ。
y″ + 6y′ + 5y = 0y(0) = −7y′(0) = −8t = 0.8 s
y(0.8) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 2/(s + 7) 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 = 2 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) = 2/(s + 7)H₁ = 2K = 2
p =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 30/(s(s + 8)) 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。 その実部 σ を求めよ。
G(s) = 30/(s(s + 8))H = 2
σ =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 60/(s² + 4s + 30) 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) = 60/(s² + 4s + 30)
tp = s
6.ステップ応答むずかしい
零点をもたない 2 次系のステップ応答で、オーバーシュートは 5 % で、最初のピークは t = 0.2 s に現れる。固有角周波数 ωn を求めよ。
%OS = 5 %tp = 0.2 s
ωn = rad/s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは K = 48、L(s) = K/(s(s + 4)(s + 6)) で動作しています。閉ループが不安定になるまでに、ゲインを何倍まで上げられますか。倍率 m を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 6))K = 48
m =
8.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡むずかしい
ループ L(s) = K/(s(s + 5)(s + 10)) について、閉ループ極を s = −0.5 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 5)(s + 10))s = −0.5
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 2/(2s + 1) を、比例ゲイン K = 20 で単位フィードバックのループにより制御します。ステップ入力に対する定常偏差 ess を、ステップの大きさに対する百分率で求めなさい。
G(s) = 2/(2s + 1)K = 20
ess = %
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 20 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s(s + 8)) を制御しています。 ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、ステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 2/(s(s + 8))K = 20
ts = 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 = 4.7 kΩ, C = 2.2 nF です。3.1 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 = 4.7 kΩC = 2.2 nFf = 3.1 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) = K/(s(s + 2)(s + 9)) である。 ゲイン余裕が 4 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 2)(s + 9))GM = 4 dB
K =