1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (5s + 23)/(s² + 12s + 35) である。その逆変換は f(t) = A·e−5t + B·e−7t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (5s + 23)/(s² + 12s + 35)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = 3、y′(0) = −4 の条件で y″ + 3y′ + 2y = 0 を解き、y(1.2) を求めよ。
y″ + 3y′ + 2y = 0y(0) = 3y′(0) = −4t = 1.2 s
y(1.2) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 34/(s + 7) を、センサのゲインが H = 0.25 の負帰還ループで制御する。 閉ループの時定数 τ を求めよ。
G(s) = 34/(s + 7)H = 0.25
τ = s
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 80/(s(s + 11)) を、センサのゲイン H = 0.5 の負帰還ループに入れる。閉ループの極は複素数である。 その虚部 ωd(正の値)を rad/s で求めよ。
G(s) = 80/(s(s + 11))H = 0.5
ωd = rad/s
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 240/(s² + 4s + 80) で、単位ステップ入力を受ける。 ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、ステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 240/(s² + 4s + 80)
ts = s
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = K/(s(s + 2)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 20 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 2))%OS = 20 %
K =
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 + 4)/((s − 2)(s + 5)) は s = 2 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 + 4)/((s − 2)(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
L(s) = K/((s + 5)(s² + 6s + 10)) について、上半平面にある複素極からの根軌跡の出発角 θd を、正の実軸から測って求めなさい。
L(s) = K/((s + 5)(s² + 6s + 10))
θd = °
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 0.05 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 = 0.05
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 1 + 4/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/((s + 4)(s + 10)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 1t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 1 + 4/sG(s) = 4/((s + 4)(s + 10))r(t) = 1t
ess =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の直列 RLC バンドパスフィルタでは、出力は R = 20 Ω の両端でとり、L = 100 mH、C = 0.22 µF である。 Q 値 Q を求めよ。
R = 20 ΩL = 100 mHC = 0.22 µF
Q =
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) = 230/(s(s + 3)(s + 9)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 230/(s(s + 3)(s + 9))
GM = dB