1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 16)/(s² + 6s + 34) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.5) を計算せよ。
F(s) = (3s + 16)/(s² + 6s + 34)t = 0.5 s
f(0.5) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 3y′ + 2y = 6·u(t) に従い、y(0) = 6、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 4 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.75) を求めよ。
y″ + 3y′ + 2y = 6·u(t)y(0) = 6y′(0) = 0u(t) = 4t = 0.75 s
y(0.75) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 9/(s + 9) を、センサのゲインが H = 0.2 の負帰還ループで制御する。 閉ループの時定数 τ を求めよ。
G(s) = 9/(s + 9)H = 0.2
τ = s
4.ブロック線図むずかしい
G₁ = 18/(s + 4)、G₂ = 7/(s + 4)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 0.5、外側の負帰還 H₂ = 0.25 のブロック線図を簡単にせよ。C(s)/R(s) の直流ゲイン T(0) を求めよ。
G₁ = 18/(s + 4)G₂ = 7/(s + 4)H₁ = 0.5H₂ = 0.25
T(0) =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 9/(s² + 3s + 18) 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) = 9/(s² + 3s + 18)
tp = s
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 8 kg のおもりが、ばね定数 k = 200 N/m のばねと粘性ダンパ c = 24 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 = 25 N を突然加える。 最大変位 xmax を mm で求めよ。
m = 8 kgk = 200 N/mc = 24 N·s/mF = 25 N
xmax = mm
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
制御対象 G(s) = (s + 10)/((s − 1)(s + 2)) は s = 1 に不安定な極をもちます。比例ゲイン K で、その周りに単位フィードバックのループを組みます。閉ループが安定になる最小のゲイン Kmin を求めなさい。
G(s) = (s + 10)/((s − 1)(s + 2))
Kmin =
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 + 10)(s + 3)(s + 8)) 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 + 10)(s + 3)(s + 8))
σa =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 4/(0.5s + 1) を、比例ゲイン K = 1 で単位フィードバックのループにより制御します。ステップ入力に対する定常偏差 ess を、ステップの大きさに対する百分率で求めなさい。
G(s) = 4/(0.5s + 1)K = 1
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) = 10/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 8 rad/s、ζ = 1 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 10/(s + 2)ωₙ = 8 rad/sζ = 1
Ki =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の直列 RLC バンドパスフィルタでは、出力は R = 10 Ω の両端でとり、L = 50 mH、C = 0.22 µF である。 中心(共振)周波数 f0 を Hz で求めよ。
R = 10 ΩL = 50 mHC = 0.22 µF
f0 = Hz
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) = 0.5/(s(s + 1)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 0.5/(s(s + 1))
ωc = rad/s