1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (2s + 38)/(s² + 10s + 21) である。その逆変換は f(t) = A·e−3t + B·e−7t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (2s + 38)/(s² + 10s + 21)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 7y′ + 12y = 24·u(t) に従い、y(0) = 5、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 5 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.1) を求めよ。
y″ + 7y′ + 12y = 24·u(t)y(0) = 5y′(0) = 0u(t) = 5t = 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) = 1(s + 7)/((s + 4)(s + 8)) である。基準入力に大きさ 1 のステップを加える。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 1(s + 7)/((s + 4)(s + 8))R = 1
ess =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 44/(s(s + 11)) を、センサのゲイン H = 1 の負帰還ループに入れる。閉ループの極は複素数である。 その実部 σ を求めよ。
G(s) = 44/(s(s + 11))H = 1
σ =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 14/(s² + 5s + 14) で、単位ステップ入力を受ける。 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) = 14/(s² + 5s + 14)
ts = s
6.ステップ応答むずかしい
R = 253 Ω、L = 100 mH、C = 1 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 = 253 ΩL = 100 mHC = 1 µFV = 24 V
%OS = %
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは K = 48、L(s) = K/(s(s + 2)(s + 6)) で動作しています。閉ループが不安定になるまでに、ゲインを何倍まで上げられますか。倍率 m を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 2)(s + 6))K = 48
m =
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 + 4)(s + 5)(s + 6)) の根軌跡を描きました。軌跡が虚軸と交わる周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/((s + 4)(s + 5)(s + 6))
ω = rad/s
9.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 10)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 5t に定常偏差 0.02 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 + 10))r(t) = 5tess = 0.02
K =
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 + 5) を制御しています。閉ループは ωₙ = 10 rad/s、ζ = 0.8 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 + 5)ωₙ = 10 rad/sζ = 0.8
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 = 22 kΩ, C = 100 nF です。220 Hz 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 = 22 kΩC = 100 nFf = 220 Hz
|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) = K/(s(s + 3)(s + 7)) 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 + 3)(s + 7))GM = 2 dB
K =