1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (4s + 11)/(s² + 8s + 20) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.25) を計算せよ。
F(s) = (4s + 11)/(s² + 8s + 20)t = 0.25 s
f(0.25) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 7y′ + 6y = u′ + 10u 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 = 0.8 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.8) を求めよ。
y″ + 7y′ + 6y = u′ + 10ut = 0.8 s
g(0.8) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/((s + 1)(s + 12)) 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 + 12))単位負帰還
K =
4.ブロック線図むずかしい
G₁ = 7/(s + 3)、G₂ = 2/(s + 5)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 1、外側の負帰還 H₂ = 0.5 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 = 7/(s + 3)G₂ = 2/(s + 5)H₁ = 1H₂ = 0.5
T(0) =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 44/(s² + 3s + 44) で、単位ステップ入力を受ける。 減衰比 ζ を求めよ。
G(s) = 44/(s² + 3s + 44)
ζ =
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 5 kg のおもりが、ばね定数 k = 1000 N/m のばねと粘性ダンパ c = 42 N·s/m にぶら下がっている(m·x″ + c·x′ + k·x = F)。平衡状態で静止しているところに、一定の力 F = 25 N を突然加える。 減衰比 ζ を求めよ。
m = 5 kgk = 1000 N/mc = 42 N·s/mF = 25 N
ζ =
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
単位フィードバックのループで L(s) = K(s + 10)/(s(s + 2)(s + 3))、K > 0 です。閉ループが安定となる最大のゲイン Kmax を求めなさい。
L(s) = K(s + 10)/(s(s + 2)(s + 3))
Kmax =
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)(s + 6)) 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 + 2)(s + 6))
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 0.5·t²/2 が、G(s) = 2(s + 5)/(s²(s + 4)) 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) = 2(s + 5)/(s²(s + 4))r(t) = 0.5·t²/2
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 20 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/(s(s + 4)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.707 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 10/(s(s + 4))Kp = 20ζ = 0.707
Kd = s
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 3 rad/s における G(s) = 160/((s + 1)(s + 16)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 160/((s + 1)(s + 16))ω = 3 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) = 1.3/(s(s + 1)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 1.3/(s(s + 1))
ωc = rad/s