1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (s + 34)/(s² + 6s + 18) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.6) を計算せよ。
F(s) = (s + 34)/(s² + 6s + 18)t = 0.6 s
f(0.6) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 11y′ + 30y = 120·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 10 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.2) を求めよ。
y″ + 11y′ + 30y = 120·u(t)u(t) = 10y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.2 s
y(0.2) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 20/(s + 2) を、センサのゲインが H = 0.1 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) = 20/(s + 2)H = 0.1
τ = s
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/((s + 4)(s + 6)(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 + 4)(s + 6)(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) = 92/(s² + 5s + 46) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 92/(s² + 5s + 46)
%OS = %
6.ステップ応答むずかしい
R = 179 Ω、L = 50 mH、C = 1 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 5 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。 電圧の最初のピークの時刻 tp を ms で求めよ。
R = 179 ΩL = 50 mHC = 1 µFV = 5 V
tp = ms
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 1)(s + 5)) 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(s + 1)(s + 5))
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 + 4)(s + 8)) について、閉ループ極を s = −2 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 8))s = −2
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 + 5)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 20 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 4)(s + 5))ess = 20 %
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 5 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/(s(s + 4)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.8 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 10/(s(s + 4))Kp = 5ζ = 0.8
Kd = s
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 = 50 Ω の両端でとり、L = 100 mH、C = 1 µF である。 Q 値 Q を求めよ。
R = 50 ΩL = 100 mHC = 1 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) = 80/(s(s + 2)(s + 8)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 80/(s(s + 2)(s + 8))
GM = dB