1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 7/(s² + 11s + 30) である。その逆変換は f(t) = A·e−5t + B·e−6t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = 7/(s² + 11s + 30)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 7y′ + 12y = 15u で表される(入力 u(t)、出力 y(t))。その伝達関数 G(s) = Y(s)/U(s)(初期条件はゼロ)を求め、t = 0.5 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.5) を求めよ。
y″ + 7y′ + 12y = 15ut = 0.5 s
g(0.5) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 6/(s(s + 1)) である。基準入力はランプ r(t) = 1·t である。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 6/(s(s + 1))r(t) = 1·t
ess =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 8/(s(s + 5)) を、センサのゲイン H = 2 の負帰還ループに入れる。閉ループの極は複素数である。 その虚部 ωd(正の値)を rad/s で求めよ。
G(s) = 8/(s(s + 5))H = 2
ωd = 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。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 92/(s² + 5s + 46)
tp = s
6.ステップ応答むずかしい
R = 134 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。 コンデンサ電圧のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
R = 134 ΩL = 50 mHC = 1 µFV = 5 V
%OS = %
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 + 10)) 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 + 10))
Kmax =
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 + 4)/(s(s + 1)(s + 2)) 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 + 4)/(s(s + 1)(s + 2))
σa =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 4)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 10t に定常偏差 0.01 で追従しなければなりません。ゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/(s(s + 4))r(t) = 10tess = 0.01
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 4 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s(s + 4)) を制御しています。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 2/(s(s + 4))K = 4
%OS = %
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 2 rad/s における G(s) = 47(s + 13)/(s(s + 4)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 47(s + 13)/(s(s + 4))ω = 2 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 + 5)(s + 8)) である。 ゲイン余裕が 3 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 5)(s + 8))GM = 3 dB
K =