1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 50/(s(s + 3)(s + 5)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.25) を計算せよ。
F(s) = 50/(s(s + 3)(s + 5))t = 0.25 s
f(0.25) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 4y′ + 3y = 7.5·u(t) に従う。系は静止状態(y(0) = 0、y′(0) = 0)から始まり、入力は t ≥ 0 で大きさ 10 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(1) を求めよ。
y″ + 4y′ + 3y = 7.5·u(t)u(t) = 10y(0) = 0, y′(0) = 0t = 1 s
y(1) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 2/(s + 6) を、センサのゲインが H = 0.25 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 12 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 2/(s + 6)H = 0.25R = 12
css =
4.ブロック線図むずかしい
G₁ = 6/(s + 2)、G₂ = 9/(s + 6)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 0.5、外側の負帰還 H₂ = 0.1 のブロック線図を簡単にせよ。C(s)/R(s) の直流ゲイン T(0) を求めよ。
G₁ = 6/(s + 2)G₂ = 9/(s + 6)H₁ = 0.5H₂ = 0.1
T(0) =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 58/(s² + 9s + 58) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 58/(s² + 9s + 58)
%OS = %
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 + 5)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 25 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 5))%OS = 25 %
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 + 1)(s + 10)) です。ゲインを上げていくと、閉ループが安定限界に達します。持続振動の周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 1)(s + 10))
ω = rad/s
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(s + 10)) の根軌跡を示します。閉ループ極の減衰比が ζ = 0.8 となるゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 10))ζ = 0.8
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 0.5t が、G(s) = 2(s + 4)/(s(s + 4)(s + 10)) の単位フィードバックのループに加えられます。定常偏差 ess を求めなさい。
G(s) = 2(s + 4)/(s(s + 4)(s + 10))r(t) = 0.5t
ess =
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) = 5/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 5 rad/s、ζ = 1 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 5/(s + 2)ωₙ = 5 rad/sζ = 1
Kp =
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 30 rad/s における G(s) = 40(s + 14)/(s(s + 3)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 40(s + 14)/(s(s + 3))ω = 30 rad/s
∠G(jω) = °
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 + 4)(s + 5)) 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 + 4)(s + 5))GM = 4 dB
K =