1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (4s + 17)/(s² + 8s + 20) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.1) を計算せよ。
F(s) = (4s + 17)/(s² + 8s + 20)t = 0.1 s
f(0.1) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 5y′ + 4y = u′ + 19u 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 = 0.2 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.2) を求めよ。
y″ + 5y′ + 4y = u′ + 19ut = 0.2 s
g(0.2) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 16/(s(s + 6)) である。基準入力はランプ r(t) = 1·t である。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 16/(s(s + 6))r(t) = 1·t
ess =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/((s + 1)(s + 7)(s + 8)) 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 + 1)(s + 7)(s + 8))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) = 30/(s² + 10s + 60) 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) = 30/(s² + 10s + 60)
tp = s
6.ステップ応答むずかしい
R = 83 Ω、L = 500 mH、C = 47 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 10 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。 減衰のない固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
R = 83 ΩL = 500 mHC = 47 µFV = 10 V
ωn = rad/s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
単位フィードバックのループで L(s) = K(s + 4)/(s(s + 1)(s + 2))、K > 0 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 + 4)/(s(s + 1)(s + 2))
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 + 4)(s + 12)) の根軌跡を示します。2 つの閉ループ極が実軸上で一致する分岐点 sb でのゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/((s + 4)(s + 12))
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 2/(0.5s + 1) を、比例ゲイン K = 9 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) = 2/(0.5s + 1)K = 9
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) = 4/(s + 1) を制御しています。閉ループは ωₙ = 3 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) = 4/(s + 1)ωₙ = 3 rad/sζ = 1
Ki =
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 = 4.7 kΩ, C = 1 nF です。17 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 = 4.7 kΩC = 1 nFf = 17 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)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 28/(s(s + 2))
PM = °