1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (2s + 32)/(s² + 10s + 25) の f(t) を求め、f(0.1) を計算せよ。
F(s) = (2s + 32)/(s² + 10s + 25)t = 0.1 s
f(0.1) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 9y′ + 20y = 30·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(0.1) を求めよ。
y″ + 9y′ + 20y = 30·u(t)u(t) = 5y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.1 s
y(0.1) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/(s(s + 18)) 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 + 18))単位負帰還
K =
4.ブロック線図むずかしい
G₁ = 5/(s + 4)、G₂ = 10/(s + 1)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 2、外側の負帰還 H₂ = 0.25 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 = 5/(s + 4)G₂ = 10/(s + 1)H₁ = 2H₂ = 0.25
T(0) =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 64/(s² + 2s + 64) 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) = 64/(s² + 2s + 64)
tp = s
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 1 kg のおもりが、ばね定数 k = 500 N/m のばねと粘性ダンパ c = 22 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。 変位のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
m = 1 kgk = 500 N/mc = 22 N·s/mF = 5 N
%OS = %
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 + 8)/(s(s + 1)(s + 3))、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 + 8)/(s(s + 1)(s + 3))
Kmax =
8.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡むずかしい
ループ L(s) = K/(s(s + 3)(s + 6)) について、閉ループ極を s = −1.5 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 6))s = −1.5
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
単位フィードバックのループで G(s) = K/((s + 4)(s + 10)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 10 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 4)(s + 10))ess = 10 %
K =
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 + 1) を制御しています。閉ループは ωₙ = 2 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 + 1)ωₙ = 2 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 = 10 kΩ, C = 2.2 nF です。1.4 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 = 10 kΩC = 2.2 nFf = 1.4 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) = K/(s(s + 3)(s + 7)) である。 ゲイン余裕が 15 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 7))GM = 15 dB
K =