1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 40/(s(s + 2)(s + 4)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.4) を計算せよ。
F(s) = 40/(s(s + 2)(s + 4))t = 0.4 s
f(0.4) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 6y′ + 8y = u′ + 5u で表される(入力 u(t)、出力 y(t))。その伝達関数 G(s) = Y(s)/U(s)(初期条件はゼロ)を求め、t = 0.6 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.6) を求めよ。
y″ + 6y′ + 8y = u′ + 5ut = 0.6 s
g(0.6) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 6/(s + 8) には、ゲイン H₁ = 3 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 = 5 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの直流ゲイン T(0) を求めよ。
G(s) = 6/(s + 8)H₁ = 3K = 5
T(0) =
4.ブロック線図むずかしい
G₁ = 13/(s + 3)、G₂ = 1/(s + 7)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 1、外側の負帰還 H₂ = 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 = 13/(s + 3)G₂ = 1/(s + 7)H₁ = 1H₂ = 1
T(0) =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 99/(s² + 7s + 99) で、単位ステップ入力を受ける。 極は s = σ ± jωd である。その実部 σ を求めよ。
G(s) = 99/(s² + 7s + 99)
σ =
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 40/(s(s + 4)) 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) = 40/(s(s + 4))
ts = s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは正帰還で、L(s) = 50/(s(s + 1)(s + 4)) です。右半平面にある閉ループ極の個数 N はいくつですか。
L(s) = 50/(s(s + 1)(s + 4))
N =
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 + 4)) の根軌跡を示します。閉ループ極の減衰比が ζ = 0.5 となるゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 4))ζ = 0.5
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 0.5/(1s + 1) を、比例ゲイン K = 2 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) = 0.5/(1s + 1)K = 2
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) = 10/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 4 rad/s、ζ = 1 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 10/(s + 2)ωₙ = 4 rad/sζ = 1
Ki =
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 15 rad/s における G(s) = 29(s + 6)/(s(s + 16)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 29(s + 6)/(s(s + 16))ω = 15 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 + 3)(s + 8)) である。 ゲイン余裕が 5 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 8))GM = 5 dB
K =