1. ラプラス変換 ふつう
Re Im −5 −10 −15 −20 −25 −30 −35 −40 −45 5 F(s) = (s + 40)/(s² + 8s + 41) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.5) を計算せよ。
F(s) = (s + 40)/(s² + 8s + 41) t = 0.5 s
f(0.5) =
2. ラプラス変換 むずかしい
t (s) y(t) t = 0.1 y(0.1) = ? ラプラス変換を用いて、y(0) = 9、y′(0) = −11 の条件で y″ + 9y′ + 18y = 0 を解き、y(0.1) を求めよ。
y″ + 9y′ + 18y = 0 y(0) = 9 y′(0) = −11 t = 0.1 s
y(0.1) =
3. ブロック線図 ふつう
R(s) + 9 K + 2 s + 5 G(s) C(s) 2 H₁ − − プラント G(s) = 2/(s + 5) には、ゲイン H₁ = 2 の内側(マイナー)の負帰還ループがある。コントローラのゲイン K = 9 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの直流ゲイン T(0) を求めよ。
G(s) = 2/(s + 5) H₁ = 2 K = 9
T(0) =
4. ブロック線図 むずかしい
R(s) + K (s + 3)(s + 4)(s + 7) G(s) C(s) − プラント G(s) = K/((s + 3)(s + 4)(s + 7)) を単位負帰還ループに入れる。 ラウス・フルビッツの安定判別法を用いて、閉ループが安定となる最大のゲイン Kmax を求めよ。
G(s) = K/((s + 3)(s + 4)(s + 7)) 単位負帰還
Kmax =
5. ステップ応答 ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 70/(s² + 4s + 70) 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) = 70/(s² + 4s + 70)
tp = s
6. ステップ応答 むずかしい
k = 2000 N/m c = 200 N·s/m m = 20 kg F = 100 N x(t) 質量 m = 20 kg のおもりが、ばね定数 k = 2000 N/m のばねと粘性ダンパ c = 200 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 = 100 N を突然加える。 最大変位 xmax を mm で求めよ。
m = 20 kg k = 2000 N/m c = 200 N·s/m F = 100 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) + 2160 1 s(s + 8)(s + 10) C(s) − 図のループは負帰還で、L(s) = 2160/(s(s + 8)(s + 10)) 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) = 2160/(s(s + 8)(s + 10))
N =
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 + 1)(s + 2)(s + 5)) の根軌跡を描きました。軌跡が虚軸と交わる周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/((s + 1)(s + 2)(s + 5))
ω = rad/s
9. 定常偏差と PID 制御 ふつう
r(t) = 3t + 50(s + 1) s(s + 1)(s + 4) C(s) − ランプ入力 r(t) = 3t が、G(s) = 50(s + 1)/(s(s + 1)(s + 4)) 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) = 50(s + 1)/(s(s + 1)(s + 4)) r(t) = 3t
ess =
10. 定常偏差と PID 制御 むずかしい
R(s) + K = 25 2 s(s + 8) C(s) − 比例制御器 K = 25 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s(s + 8)) を制御しています。 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) = 2/(s(s + 8)) K = 25
ts = s
11. ボード線図と余裕 ふつう
vin L = 20 mH C = 2.2 µF R = 5 Ω vout 図の直列 RLC バンドパスフィルタでは、出力は R = 5 Ω の両端でとり、L = 20 mH、C = 2.2 µF である。 Q 値 Q を求めよ。
R = 5 Ω L = 20 mH C = 2.2 µF
Q =
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) = 60/(s(s + 2)(s + 10)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 60/(s(s + 2)(s + 10))
ω180 = rad/s