1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 25/(s(s + 3)(s + 6)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.3) を計算せよ。
F(s) = 25/(s(s + 3)(s + 6))t = 0.3 s
f(0.3) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 2y′ + 17y = u′ + u で表される(入力 u(t)、出力 y(t))。その伝達関数 G(s) = Y(s)/U(s)(初期条件はゼロ)を求め、t = 0.25 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.25) を求めよ。
y″ + 2y′ + 17y = u′ + ut = 0.25 s
g(0.25) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 9(s + 9)/((s + 3)(s + 8)) である。基準入力に大きさ 2 のステップを加える。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 9(s + 9)/((s + 3)(s + 8))R = 2
ess =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 4 が、プラント G(s) = 5/(s + 6) 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)。 大きさ 10 の基準ステップと大きさ 5 の外乱ステップを同時に加える。定常出力 css を求めよ。
K = 4G(s) = 5/(s + 6)D = 5R = 10
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 34.5/(s² + 5s + 69) で、単位ステップ入力を受ける。 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) = 34.5/(s² + 5s + 69)
ts = s
6.ステップ応答むずかしい
R = 32 Ω、L = 10 mH、C = 10 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。 電圧の最初のピークの時刻 tp を ms で求めよ。
R = 32 ΩL = 10 mHC = 10 µFV = 12 V
tp = ms
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは負帰還で、L(s) = 1056/(s(s + 3)(s + 8)) です。右半平面にある閉ループ極の個数 N はいくつですか。
L(s) = 1056/(s(s + 3)(s + 8))
N =
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 + 1)(s² + 6s + 25)) 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 + 1)(s² + 6s + 25))
θd = °
9.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 10)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 2t に定常偏差 0.05 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 + 10))r(t) = 2tess = 0.05
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = Kp + Ki/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 3 rad/s、ζ = 1 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 10/(s + 2)ωₙ = 3 rad/sζ = 1
Ki =
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 2 rad/s における G(s) = 120/((s + 4)(s + 15)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 120/((s + 4)(s + 15))ω = 2 rad/s
|G(jω)| = 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) = 430/(s(s + 9)(s + 10)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 430/(s(s + 9)(s + 10))
GM = dB