1. ラプラス変換 ふつう
t (s) f(t) t = 0.6 f(0.6) = ? F(s) = 55/(s(s + 1)(s + 3)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.6) を計算せよ。
F(s) = 55/(s(s + 1)(s + 3)) t = 0.6 s
f(0.6) =
2. ラプラス変換 むずかしい
t (s) y(t) t = 1.2 y(1.2) = ? ある系が y″ + 5y′ + 4y = 8·u(t) に従い、y(0) = 2、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 1 を加える。ラプラス変換を用いて y(1.2) を求めよ。
y″ + 5y′ + 4y = 8·u(t) y(0) = 2 y′(0) = 0 u(t) = 1 t = 1.2 s
y(1.2) =
3. ブロック線図 ふつう
R(s) + K (s + 2)(s + 10) G(s) C(s) − プラント G(s) = K/((s + 2)(s + 10)) を単位負帰還ループに入れる。閉ループが臨界減衰(等しい 2 つの実数極)になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/((s + 2)(s + 10)) 単位負帰還
K =
4. ブロック線図 むずかしい
R(s) + 11 コントローラ + D(s) + 7 s + 2 プラント C(s) − 比例コントローラ K = 11 が、プラント G(s) = 7/(s + 2) を単位負帰還ループで駆動する。外乱 D はプラントの入力に加わる(コントローラの出力に加算される)。 大きさ 10 の基準ステップと大きさ 5 の外乱ステップを同時に加える。定常出力 css を求めよ。
K = 11 G(s) = 7/(s + 2) D = 5 R = 10
css =
5. ステップ応答 ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 42/(s² + 5s + 14) 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) = 42/(s² + 5s + 14)
σ =
6. ステップ応答 むずかしい
k = 5000 N/m c = 224 N·s/m m = 10 kg F = 5 N x(t) 質量 m = 10 kg のおもりが、ばね定数 k = 5000 N/m のばねと粘性ダンパ c = 224 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 = 5 N を突然加える。 最大変位 xmax を mm で求めよ。
m = 10 kg k = 5000 N/m c = 224 N·s/m F = 5 N
xmax = mm
7. 安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡 ふつう
R(s) + 20 1 s(s + 3)(s + 5) C(s) + 図のループは正帰還で、L(s) = 20/(s(s + 3)(s + 5)) 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) = 20/(s(s + 3)(s + 5))
N =
8. 安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡 むずかしい
Re Im −2 −4 −6 −8 −10 −12 −14 j2 j4 L(s) = K(s + 12)/(s(s + 5)) の根軌跡は、s = 0 と s = −5 の間で実軸から離れ、円を描いて零点の左側で再び実軸に戻ります。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K(s + 12)/(s(s + 5))
sb =
9. 定常偏差と PID 制御 ふつう
r(t) = 5 + 4t + 20 s(s + 2) C(s) − 入力 r(t) = 5 + 4t(ステップとランプの和)が、G(s) = 20/(s(s + 2)) 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) = 20/(s(s + 2)) r(t) = 5 + 4t
ess =
10. 定常偏差と PID 制御 むずかしい
比例制御器 K = 4 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/(s(s + 2)) 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 + 2)) K = 4
tp = s
11. ボード線図と余裕 ふつう
|H| (dB) 0.1 0.1 1 1 10 10 100 100 1000 1000 −60 −40 −20 0 20 40 60 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −135 −90 −45 0 ω = 10 ω = 10 rad/s における G(s) = 7(s + 19)/(s(s + 7)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 7(s + 19)/(s(s + 7)) ω = 10 rad/s
∠G(jω) = °
12. ボード線図と余裕 むずかしい
|H| (dB) 0.1 0.1 1 1 10 10 100 100 −80 −60 −40 −20 0 20 40 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −270 −180 −90 0 ω180 = ? ユニティフィードバック系の開ループ伝達関数は L(s) = 4/(s(s + 1)(s + 2)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 4/(s(s + 1)(s + 2))
ω180 = rad/s