1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 29)/(s² + 8s + 32) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.4) を計算せよ。
F(s) = (3s + 29)/(s² + 8s + 32)t = 0.4 s
f(0.4) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 7y′ + 10y = 30·u(t) に従い、y(0) = 5、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 10 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.3) を求めよ。
y″ + 7y′ + 10y = 30·u(t)y(0) = 5y′(0) = 0u(t) = 10t = 0.3 s
y(0.3) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 50/(s(s + 2)) である。基準入力はランプ r(t) = 2·t である。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 50/(s(s + 2))r(t) = 2·t
ess =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 26/(s(s + 11)) 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) = 26/(s(s + 11))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) = 76/(s² + 14s + 76) 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) = 76/(s² + 14s + 76)
tp = s
6.ステップ応答むずかしい
R = 57 Ω、L = 50 mH、C = 10 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 = 57 ΩL = 50 mHC = 10 µFV = 12 V
%OS = %
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 = 156、L(s) = K/(s(s + 3)(s + 10)) 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 + 3)(s + 10))K = 156
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 + 3)(s + 6)) について、閉ループ極を s = −2.5 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 6))s = −2.5
K =
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 + 1)(s + 4)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 5 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 1)(s + 4))ess = 5 %
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 5 + 1/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/((s + 2)(s + 4)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 1t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 5 + 1/sG(s) = 2/((s + 2)(s + 4))r(t) = 1t
ess =
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 = 220 Ω, L = 22 mH です。4.8 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 = 220 ΩL = 22 mHf = 4.8 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) = 34/(s(s + 5)(s + 6)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 34/(s(s + 5)(s + 6))
ω180 = rad/s