1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (4s + 28)/(s² + 2s + 37) の f(t) を平方完成によって求め、f(1.5) を計算せよ。
F(s) = (4s + 28)/(s² + 2s + 37)t = 1.5 s
f(1.5) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 9y′ + 18y = 72·u(t) に従い、y(0) = 3、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 10 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.1) を求めよ。
y″ + 9y′ + 18y = 72·u(t)y(0) = 3y′(0) = 0u(t) = 10t = 0.1 s
y(0.1) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/(s(s + 20)) 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 + 20))単位負帰還
K =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K が、プラント G(s) = 5/(s + 1) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 1 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.5 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 5/(s + 1)D = 1css ≤ 0.5
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 213/(s² + 10s + 71) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 213/(s² + 10s + 71)
tp = s
6.ステップ応答むずかしい
零点をもたない 2 次系のステップ応答で、オーバーシュートは 15 % で、最初のピークは t = 1.5 s に現れる。固有角周波数 ωn を求めよ。
%OS = 15 %tp = 1.5 s
ωn = rad/s
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 + 2)(s + 3)(s + 6))、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 + 2)(s + 3)(s + 6))
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 + 8)/(s(s + 6)) の根軌跡は、s = 0 と s = −6 の間で実軸から離れ、円を描いて零点の左側で再び実軸に戻ります。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K(s + 8)/(s(s + 6))
sb =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
単位フィードバックのループで G(s) = K/((s + 1)(s + 10)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 2 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 1)(s + 10))ess = 2 %
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) = 4/(s + 4) を制御しています。閉ループは ωₙ = 8 rad/s、ζ = 0.5 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 4/(s + 4)ωₙ = 8 rad/sζ = 0.5
Kp =
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 = 1 Ω の両端でとり、L = 2 mH、C = 2.2 µF である。 中心(共振)周波数 f0 を Hz で求めよ。
R = 1 ΩL = 2 mHC = 2.2 µF
f0 = 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) = 376/(s(s + 5)(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) = 376/(s(s + 5)(s + 10))
ω180 = rad/s