1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 25/(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) = 25/(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 y″ + 6y′ + 5y = 20·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(0.25) を求めよ。
y″ + 6y′ + 5y = 20·u(t)u(t) = 5y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.25 s
y(0.25) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/(s(s + 14)) 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(s + 14))単位負帰還
K =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 64/(s(s + 5)) を、センサのゲイン H = 2 の負帰還ループに入れる。閉ループの極は複素数である。 その実部 σ を求めよ。
G(s) = 64/(s(s + 5))H = 2
σ =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 57/(s² + 3s + 57) 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) = 57/(s² + 3s + 57)
σ =
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 145/(s(s + 10)) 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) = 145/(s(s + 10))
ts = s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
制御対象 G(s) = (s + 10)/((s − 1)(s + 5)) は s = 1 に不安定な極をもちます。比例ゲイン K で、その周りに単位フィードバックのループを組みます。閉ループが安定になる最小のゲイン Kmin を求めなさい。
G(s) = (s + 10)/((s − 1)(s + 5))
Kmin =
8.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡むずかしい
単位フィードバックのループで L(s) = K(s + 1)/((s + 4)(s + 3)(s + 10)(s + 5)) です。根軌跡の漸近線が実軸と交わる点 σa を求めなさい。
L(s) = K(s + 1)/((s + 4)(s + 3)(s + 10)(s + 5))
σa =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 1/(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) = 1/(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) = 5/(s + 1) を制御しています。閉ループは ωₙ = 3 rad/s、ζ = 0.7 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 5/(s + 1)ωₙ = 3 rad/sζ = 0.7
Ki =
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 3 rad/s における G(s) = 22(s + 20)/(s(s + 11)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 22(s + 20)/(s(s + 11))ω = 3 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) = 186/(s(s + 5)(s + 6)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 186/(s(s + 5)(s + 6))
ω180 = rad/s