1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 16/(s² + 4s + 5) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.4) を計算せよ。
F(s) = 16/(s² + 4s + 5)t = 0.4 s
f(0.4) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 7y′ + 6y = 18·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 2 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(1) を求めよ。
y″ + 7y′ + 6y = 18·u(t)u(t) = 2y(0) = 0, y′(0) = 0t = 1 s
y(1) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/(s(s + 9)) 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 + 9))単位負帰還
K =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K が、プラント G(s) = 4/(s + 8) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 1 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.005 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 4/(s + 8)D = 1css ≤ 0.005
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 154/(s² + 7s + 77) 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) = 154/(s² + 7s + 77)
tp = s
6.ステップ応答むずかしい
零点をもたない 2 次系のステップ応答で、オーバーシュートは 2 % で、最初のピークは t = 0.2 s に現れる。固有角周波数 ωn を求めよ。
%OS = 2 %tp = 0.2 s
ωn = rad/s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは負帰還で、L(s) = 2240/(s(s + 4)(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) = 2240/(s(s + 4)(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
単位フィードバックのループで L(s) = K/(s(s + 4)(s + 5)) です。根軌跡の漸近線が実軸と交わる点 σa を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 5))
σa =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 10·t²/2 が、G(s) = 20(s + 1)/(s²(s + 5)) 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) = 20(s + 1)/(s²(s + 5))r(t) = 10·t²/2
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K 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。閉ループの減衰比を ζ = 0.4 にするゲイン K を求めなさい。
G(s) = 2/(s(s + 8))ζ = 0.4
K =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ハイパスフィルタ は R = 22 kΩ, C = 100 nF です。220 Hz 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 = 22 kΩC = 100 nFf = 220 Hz
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 + 4)(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 + 4)(s + 9))GM = 2 dB
K =