1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 25)/(s² + 6s + 18) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.2) を計算せよ。
F(s) = (3s + 25)/(s² + 6s + 18)t = 0.2 s
f(0.2) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 11y′ + 30y = 90·u(t) に従い、y(0) = 3、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 2 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.1) を求めよ。
y″ + 11y′ + 30y = 90·u(t)y(0) = 3y′(0) = 0u(t) = 2t = 0.1 s
y(0.1) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 5(s + 5)/((s + 2)(s + 4)) である。基準入力に大きさ 2 のステップを加える。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 5(s + 5)/((s + 2)(s + 4))R = 2
ess =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/((s + 4)(s + 5)(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 + 4)(s + 5)(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) = 50/(s² + 9s + 50) 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) = 50/(s² + 9s + 50)
%OS = %
6.ステップ応答むずかしい
R = 9 Ω、L = 10 mH、C = 22 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 24 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 = 9 ΩL = 10 mHC = 22 µFV = 24 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 + 3)(s + 4)) 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 + 3)(s + 4))
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(s + 5)(s + 3)) 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 + 5)(s + 3))
σa =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 5 + 2t(ステップとランプの和)が、G(s) = 4(s + 3)/(s(s + 4)(s + 10)) 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) = 4(s + 3)/(s(s + 4)(s + 10))r(t) = 5 + 2t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = Kp + Ki/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s + 1) を制御しています。閉ループは ωₙ = 10 rad/s、ζ = 0.7 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 2/(s + 1)ωₙ = 10 rad/sζ = 0.7
Kp =
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 = 3.3 kΩ, C = 4.7 nF です。21 kHz の正弦波入力が加えられます。 ゲイン |H| = |vout/vin| を dB で求めよ。
R = 3.3 kΩC = 4.7 nFf = 21 kHz
|H| = dB
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) = 12/(s(s + 3)(s + 5)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 12/(s(s + 3)(s + 5))
ω180 = rad/s