1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (2s + 38)/(s² + 10s + 25) の f(t) を求め、f(0.4) を計算せよ。
F(s) = (2s + 38)/(s² + 10s + 25)t = 0.4 s
f(0.4) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 9y′ + 20y = 20·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 5 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.3) を求めよ。
y″ + 9y′ + 20y = 20·u(t)u(t) = 5y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.3 s
y(0.3) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/((s + 9)(s + 11)) 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 + 9)(s + 11))単位負帰還
K =
4.ブロック線図むずかしい
G₁ = 13/(s + 5)、G₂ = 8/(s + 1)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 2、外側の負帰還 H₂ = 0.2 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 = 13/(s + 5)G₂ = 8/(s + 1)H₁ = 2H₂ = 0.2
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 + 2s + 42) で、単位ステップ入力を受ける。 極は s = σ ± jωd である。その実部 σ を求めよ。
G(s) = 42/(s² + 2s + 42)
σ =
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 4 kg のおもりが、ばね定数 k = 400 N/m のばねと粘性ダンパ c = 16 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 = 10 N を突然加える。 変位が最大になる時刻 tp を求めよ。
m = 4 kgk = 400 N/mc = 16 N·s/mF = 10 N
tp = 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 + 4)(s + 5)(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 + 4)(s + 5)(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
ループ L(s) = K/(s(s + 2)(s + 4)) について、閉ループ極を s = −0.5 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 2)(s + 4))s = −0.5
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 1·t²/2 が、G(s) = 2(s + 2)/(s²(s + 2)) 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 + 2)/(s²(s + 2))r(t) = 1·t²/2
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 1 + 2/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 20/((s + 1)(s + 4)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 1t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 1 + 2/sG(s) = 20/((s + 1)(s + 4))r(t) = 1t
ess =
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 = 1 mH、C = 10 µF である。 中心(共振)周波数 f0 を Hz で求めよ。
R = 1 ΩL = 1 mHC = 10 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) = K/(s(s + 6)(s + 9)) である。 ゲイン余裕が 5 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 6)(s + 9))GM = 5 dB
K =