1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (6s + 39)/(s² + 8s + 7) である。その逆変換は f(t) = A·e−t + B·e−7t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (6s + 39)/(s² + 8s + 7)
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) = 10、y′(0) = 0 の条件で y″ + 9y′ + 20y = 0 を解き、y(0.1) を求めよ。
y″ + 9y′ + 20y = 0y(0) = 10y′(0) = 0t = 0.1 s
y(0.1) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 10(s + 3)/((s + 2)(s + 8)) である。基準入力に大きさ 2 のステップを加える。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 10(s + 3)/((s + 2)(s + 8))R = 2
ess =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 78/(s(s + 2)) を、センサのゲイン H = 1 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) = 78/(s(s + 2))H = 1
ωd = rad/s
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 8/(s² + 6s + 16) 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) = 8/(s² + 6s + 16)
tp = s
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 215/(s(s + 20)) である。ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、閉ループのステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 215/(s(s + 20))
ts = s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 3)(s + 4)) 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 + 3)(s + 4))
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 + 1)(s + 2)(s + 5)) の根軌跡を描きました。軌跡が虚軸と交わる周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/((s + 1)(s + 2)(s + 5))
ω = rad/s
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 + 2)(s + 10)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 25 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 2)(s + 10))ess = 25 %
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 2 + 0.5/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/((s + 1)(s + 5)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 5t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 2 + 0.5/sG(s) = 4/((s + 1)(s + 5))r(t) = 5t
ess =
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 = 22 kΩ, C = 1 nF です。3.6 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 = 22 kΩC = 1 nFf = 3.6 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 + 9)(s + 10)) である。 ゲイン余裕が 10 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 9)(s + 10))GM = 10 dB
K =