1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 40)/(s² + 8s + 32) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.25) を計算せよ。
F(s) = (3s + 40)/(s² + 8s + 32)t = 0.25 s
f(0.25) =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = 2、y′(0) = −3 の条件で y″ + 7y′ + 12y = 0 を解き、y(0.25) を求めよ。
y″ + 7y′ + 12y = 0y(0) = 2y′(0) = −3t = 0.25 s
y(0.25) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 15/(s + 6) を、センサのゲインが H = 0.1 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 24 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 15/(s + 6)H = 0.1R = 24
css =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 3 が、プラント G(s) = 3/(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 10 の外乱ステップを同時に加える。定常出力 css を求めよ。
K = 3G(s) = 3/(s + 6)D = 10R = 10
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 168/(s² + 7s + 56) 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) = 168/(s² + 7s + 56)
ts = s
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 15/(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) = 15/(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
図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 3)(s + 5)) です。ゲインを上げていくと、閉ループが安定限界に達します。持続振動の周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 5))
ω = rad/s
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(s + 6)) の根軌跡を示します。閉ループ極の減衰比が ζ = 0.6 となるゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 6))ζ = 0.6
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 10 + 0.5t(ステップとランプの和)が、G(s) = 50(s + 1)/(s(s + 1)(s + 10)) 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) = 50(s + 1)/(s(s + 1)(s + 10))r(t) = 10 + 0.5t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s(s + 6)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.5 にするゲイン K を求めなさい。
G(s) = 2/(s(s + 6))ζ = 0.5
K =
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 = 50 Ω の両端でとり、L = 20 mH、C = 0.47 µF である。 Q 値 Q を求めよ。
R = 50 ΩL = 20 mHC = 0.47 µF
Q =
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) = 212/(s(s + 6)(s + 8)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 212/(s(s + 6)(s + 8))
GM = dB