1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 29/(s² + 2s + 26) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.75) を計算せよ。
F(s) = 29/(s² + 2s + 26)t = 0.75 s
f(0.75) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 7y′ + 6y = 12·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(0.75) を求めよ。
y″ + 7y′ + 6y = 12·u(t)u(t) = 10y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.75 s
y(0.75) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/(s(s + 9)) 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(s + 9))単位負帰還
K =
4.ブロック線図むずかしい
G₁ = 17/(s + 1)、G₂ = 10/(s + 8)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 0.5、外側の負帰還 H₂ = 0.1 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 = 17/(s + 1)G₂ = 10/(s + 8)H₁ = 0.5H₂ = 0.1
T(0) =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 42/(s² + 6s + 42) で、単位ステップ入力を受ける。 固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
G(s) = 42/(s² + 6s + 42)
ωn = rad/s
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = K/(s(s + 12)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 15 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 12))%OS = 15 %
K =
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 = 14、L(s) = K/(s(s + 2)(s + 5)) 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 + 5))K = 14
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 + 3)(s + 11)) 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 + 3)(s + 11))
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 2 + 4t(ステップとランプの和)が、G(s) = 4/(s(s + 4)(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(s + 4)(s + 5))r(t) = 2 + 4t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 25 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s(s + 1)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.6 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 2/(s(s + 1))Kp = 25ζ = 0.6
Kd = s
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RL ローパスフィルタ は R = 22 Ω, L = 4.7 mH です。3 kHz 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 ΩL = 4.7 mHf = 3 kHz
|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) = 4/(s(s + 1)(s + 4)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 4/(s(s + 1)(s + 4))
GM = dB