1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 23)/(s² + 4s + 4) の f(t) を求め、f(0.75) を計算せよ。
F(s) = (3s + 23)/(s² + 4s + 4)t = 0.75 s
f(0.75) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 3y′ + 2y = 6·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 5 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.2) を求めよ。
y″ + 3y′ + 2y = 6·u(t)u(t) = 5y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.2 s
y(0.2) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 5(s + 2)/((s + 4)(s + 7)) 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) = 5(s + 2)/((s + 4)(s + 7))R = 1
ess =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/((s + 2)(s + 3)(s + 7)) を単位負帰還ループに入れる。 安定な最大ゲインでは、ループは振動します。振動の周波数 ω を rad/s で求めよ。
G(s) = K/((s + 2)(s + 3)(s + 7))単位負帰還
ω = rad/s
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 33/(s² + s + 11) 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) = 33/(s² + s + 11)
%OS = %
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 2 kg のおもりが、ばね定数 k = 800 N/m のばねと粘性ダンパ c = 32 N·s/m にぶら下がっている(m·x″ + c·x′ + k·x = F)。平衡状態で静止しているところに、一定の力 F = 20 N を突然加える。 最大変位 xmax を mm で求めよ。
m = 2 kgk = 800 N/mc = 32 N·s/mF = 20 N
xmax = mm
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 = 60、L(s) = K/(s(s + 4)(s + 5)) 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 + 5))K = 60
m =
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 + 8)(s + 10)) の根軌跡は、s = 0 と s = −8 の間で実軸から離れます。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 8)(s + 10))
sb =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 4)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 5t に定常偏差 0.02 で追従しなければなりません。ゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/(s(s + 4))r(t) = 5tess = 0.02
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 10 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/(s(s + 8)) を制御しています。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 5/(s(s + 8))K = 10
tp = s
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ローパスフィルタ は R = 1 kΩ, C = 1 nF です。640 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 = 1 kΩC = 1 nFf = 640 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) = 28/(s(s + 2)(s + 8)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 28/(s(s + 2)(s + 8))
GM = dB