1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (4s + 26)/(s² + 2s + 1) の f(t) を求め、f(0.75) を計算せよ。
F(s) = (4s + 26)/(s² + 2s + 1)t = 0.75 s
f(0.75) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 6y′ + 8y = 4·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 10 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.25) を求めよ。
y″ + 6y′ + 8y = 4·u(t)u(t) = 10y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.25 s
y(0.25) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/((s + 4)(s + 7)) 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 + 4)(s + 7))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) = 8/(s + 1) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 10 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 4 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 8/(s + 1)D = 10css ≤ 4
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 37/(s² + 8s + 74) 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) = 37/(s² + 8s + 74)
%OS = %
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 2.5 kg のおもりが、ばね定数 k = 5000 N/m のばねと粘性ダンパ c = 34 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 = 100 N を突然加える。 減衰比 ζ を求めよ。
m = 2.5 kgk = 5000 N/mc = 34 N·s/mF = 100 N
ζ =
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 + 8)/((s − 4)(s + 5)) は s = 4 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 + 8)/((s − 4)(s + 5))
Kmin =
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 + 13)/(s(s + 6)) の根軌跡は、s = 0 と s = −6 の間で実軸から離れ、円を描いて零点の左側で再び実軸に戻ります。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K(s + 13)/(s(s + 6))
sb =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 1/(1s + 1) を、比例ゲイン K = 4 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) = 1/(1s + 1)K = 4
ess = %
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 40 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s(s + 5)) を制御しています。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 2/(s(s + 5))K = 40
tp = s
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 = 5 Ω の両端でとり、L = 1 mH、C = 2.2 µF である。 中心(共振)周波数 f0 を Hz で求めよ。
R = 5 ΩL = 1 mHC = 2.2 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) = K/(s(s + 7)(s + 9)) である。 ゲイン余裕が 5 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 7)(s + 9))GM = 5 dB
K =