1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 40/(s(s + 4)(s + 6)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.1) を計算せよ。
F(s) = 40/(s(s + 4)(s + 6))t = 0.1 s
f(0.1) =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = 10、y′(0) = −4 の条件で y″ + 7y′ + 10y = 0 を解き、y(0.4) を求めよ。
y″ + 7y′ + 10y = 0y(0) = 10y′(0) = −4t = 0.4 s
y(0.4) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 6/(s + 3) には、ゲイン H₁ = 5 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 = 6 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) = 6/(s + 3)H₁ = 5K = 6
T(0) =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/(s(s + 6)(s + 10)) 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(s + 6)(s + 10))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) = 38/(s² + 8s + 38) で、単位ステップ入力を受ける。 固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
G(s) = 38/(s² + 8s + 38)
ωn = rad/s
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 20 kg のおもりが、ばね定数 k = 5000 N/m のばねと粘性ダンパ c = 95 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 = 50 N を突然加える。 変位が最大になる時刻 tp を求めよ。
m = 20 kgk = 5000 N/mc = 95 N·s/mF = 50 N
tp = s
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 + 3)(s + 4)(s + 6))、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 + 3)(s + 4)(s + 6))
Kmax =
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(s + 8)) の根軌跡を示します。閉ループ極の減衰比が ζ = 0.707 となるゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 8))ζ = 0.707
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 0.5·t²/2 が、G(s) = 5(s + 5)/(s²(s + 1)) 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) = 5(s + 5)/(s²(s + 1))r(t) = 0.5·t²/2
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 8 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/(s(s + 6)) 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) = 5/(s(s + 6))K = 8
ts = s
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 5 rad/s における G(s) = 19(s + 15)/(s(s + 12)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 19(s + 15)/(s(s + 12))ω = 5 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) = K/(s(s + 1)(s + 9)) である。 ゲイン余裕が 2 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 1)(s + 9))GM = 2 dB
K =