1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (2s + 33)/(s² + 8s + 52) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.4) を計算せよ。
F(s) = (2s + 33)/(s² + 8s + 52)t = 0.4 s
f(0.4) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 7y′ + 12y = 24·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 1 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.3) を求めよ。
y″ + 7y′ + 12y = 24·u(t)u(t) = 1y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.3 s
y(0.3) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/((s + 1)(s + 3)) 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 + 1)(s + 3))単位負帰還
K =
4.ブロック線図むずかしい
G₁ = 18/(s + 4)、G₂ = 2/(s + 5)、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 = 2/(s + 5)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) = 120/(s² + 4s + 40) 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) = 120/(s² + 4s + 40)
σ =
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 105/(s(s + 2)) である。ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、閉ループのステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 105/(s(s + 2))
ts = s
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 = 64、L(s) = K/(s(s + 2)(s + 8)) 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 + 8))K = 64
m =
8.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡むずかしい
ループ L(s) = K/(s(s + 8)(s + 10)) について、閉ループ極を s = −2.5 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 8)(s + 10))s = −2.5
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 4·t²/2 が、G(s) = 4(s + 3)/(s²(s + 5)) の単位フィードバックのループに加えられます。定常偏差 ess を求めなさい。
G(s) = 4(s + 3)/(s²(s + 5))r(t) = 4·t²/2
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 2 + 1/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/((s + 1)(s + 4)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 5t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 2 + 1/sG(s) = 5/((s + 1)(s + 4))r(t) = 5t
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 = 2 Ω の両端でとり、L = 20 mH、C = 2.2 µF である。 −3 dB 帯域幅 BW を Hz で求めよ。
R = 2 ΩL = 20 mHC = 2.2 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) = 722/(s(s + 8)(s + 10)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 722/(s(s + 8)(s + 10))
ω180 = rad/s