1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (s + 25)/(s² + 15s + 56) である。その逆変換は f(t) = A·e−7t + B·e−8t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (s + 25)/(s² + 15s + 56)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 6y′ + 8y = 12·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 2 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.25) を求めよ。
y″ + 6y′ + 8y = 12·u(t)u(t) = 2y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.25 s
y(0.25) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 2/(s + 2) には、ゲイン H₁ = 1 の内側(マイナー)の負帰還ループがある。コントローラのゲイン K = 3 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの極 p を求めよ。
G(s) = 2/(s + 2)H₁ = 1K = 3
p =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 7 が、プラント G(s) = 10/(s + 8) 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)。 R = 0 のとき、大きさ 1 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 7G(s) = 10/(s + 8)D = 1R = 0
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 51/(s² + 11s + 51) 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) = 51/(s² + 11s + 51)
tp = s
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = K/(s(s + 6)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 2 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 6))%OS = 2 %
K =
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 + 1)(s + 4)(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 + 1)(s + 4)(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 + 1)(s + 4)(s + 6)) の根軌跡を描きました。軌跡が虚軸と交わる周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/((s + 1)(s + 4)(s + 6))
ω = rad/s
9.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 5)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 10t に定常偏差 0.01 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 + 5))r(t) = 10tess = 0.01
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) = 2/(s + 5) を制御しています。閉ループは ωₙ = 10 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) = 2/(s + 5)ωₙ = 10 rad/sζ = 1
Ki =
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 3 rad/s における G(s) = 1520/((s + 5)(s + 16)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 1520/((s + 5)(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) = 30/(s(s + 2)(s + 6)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 30/(s(s + 2)(s + 6))
GM = dB