1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 1/(s² + 13s + 40) である。その逆変換は f(t) = A·e−5t + B·e−8t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = 1/(s² + 13s + 40)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 10y′ + 24y = 72·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) = 1 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.3) を求めよ。
y″ + 10y′ + 24y = 72·u(t)y(0) = 5y′(0) = 0u(t) = 1t = 0.3 s
y(0.3) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 5/(s + 10) を、センサのゲインが H = 0.5 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) = 5/(s + 10)H = 0.5
τ = s
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) = 6/(s + 5) 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 0.6 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 6/(s + 5)D = 10css ≤ 0.6
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 285/(s² + 3s + 95) で、単位ステップ入力を受ける。 減衰比 ζ を求めよ。
G(s) = 285/(s² + 3s + 95)
ζ =
6.ステップ応答むずかしい
R = 126 Ω、L = 50 mH、C = 2 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 12 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。 コンデンサ電圧のピーク値 vC,max を求めよ。
R = 126 ΩL = 50 mHC = 2 µFV = 12 V
vC,max = V
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 + 4)/((s − 4)(s + 1)) 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 + 4)/((s − 4)(s + 1))
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 + 6)(s + 10)) の根軌跡を示します。2 つの閉ループ極が実軸上で一致する分岐点 sb でのゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/((s + 6)(s + 10))
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 5)) 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 0.2 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 + 5))r(t) = 10tess = 0.2
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 16 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/(s(s + 8)) を制御しています。 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) = 4/(s(s + 8))K = 16
ts = 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 = 50 Ω の両端でとり、L = 20 mH、C = 0.22 µF である。 −3 dB 帯域幅 BW を Hz で求めよ。
R = 50 ΩL = 20 mHC = 0.22 µF
BW = 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) = 34/(s(s + 1)(s + 10)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 34/(s(s + 1)(s + 10))
GM = dB