1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 10/(s(s + 1)(s + 3)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.4) を計算せよ。
F(s) = 10/(s(s + 1)(s + 3))t = 0.4 s
f(0.4) =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = −10、y′(0) = −1 の条件で y″ + 5y′ + 4y = 0 を解き、y(0.25) を求めよ。
y″ + 5y′ + 4y = 0y(0) = −10y′(0) = −1t = 0.25 s
y(0.25) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 5(s + 7)/((s + 1)(s + 6)) である。基準入力に大きさ 10 のステップを加える。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 5(s + 7)/((s + 1)(s + 6))R = 10
ess =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 23 が、プラント G(s) = 8/(s + 7) を単位負帰還ループで駆動する。外乱 D はプラントの入力に加わる(コントローラの出力に加算される)。 R = 0 のとき、大きさ 0.5 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 23G(s) = 8/(s + 7)D = 0.5R = 0
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 84/(s² + 4s + 84) で、単位ステップ入力を受ける。 極は s = σ ± jωd である。その実部 σ を求めよ。
G(s) = 84/(s² + 4s + 84)
σ =
6.ステップ応答むずかしい
R = 134 Ω、L = 500 mH、C = 10 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 5 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 = 134 ΩL = 500 mHC = 10 µFV = 5 V
vC,max = V
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 = 42、L(s) = K/(s(s + 3)(s + 4)) 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 + 3)(s + 4))K = 42
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 + 2)(s² + 6s + 13)) について、上半平面にある複素極からの根軌跡の出発角 θd を、正の実軸から測って求めなさい。
L(s) = K/((s + 2)(s² + 6s + 13))
θd = °
9.定常偏差と PID 制御ふつう
単位フィードバックのループで G(s) = K/((s + 4)(s + 5)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 25 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 4)(s + 5))ess = 25 %
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 2 + 10/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)(s + 10)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 1t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 2 + 10/sG(s) = 2/((s + 1)(s + 10))r(t) = 1t
ess =
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 = 1 Ω の両端でとり、L = 10 mH、C = 4.7 µF である。 −3 dB 帯域幅 BW を Hz で求めよ。
R = 1 ΩL = 10 mHC = 4.7 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) = 36/(s(s + 2)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 36/(s(s + 2))
PM = °