1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 3)/(s² + 6s + 9) の f(t) を求め、f(0.2) を計算せよ。
F(s) = (3s + 3)/(s² + 6s + 9)t = 0.2 s
f(0.2) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 3y′ + 2y = 6·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(0.75) を求めよ。
y″ + 3y′ + 2y = 6·u(t)u(t) = 2y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.75 s
y(0.75) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 3/(s + 3) を、センサのゲインが H = 0.5 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 5 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 3/(s + 3)H = 0.5R = 5
css =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 10 が、プラント G(s) = 6/(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)。 R = 0 のとき、大きさ 0.5 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 10G(s) = 6/(s + 6)D = 0.5R = 0
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 27/(s² + 11s + 54) で、単位ステップ入力を受ける。 減衰比 ζ を求めよ。
G(s) = 27/(s² + 11s + 54)
ζ =
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 1 kg のおもりが、ばね定数 k = 500 N/m のばねと粘性ダンパ c = 4 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。 最大変位 xmax を mm で求めよ。
m = 1 kgk = 500 N/mc = 4 N·s/mF = 10 N
xmax = mm
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは負帰還で、L(s) = 384/(s(s + 2)(s + 6)) です。右半平面にある閉ループ極の個数 N はいくつですか。
L(s) = 384/(s(s + 2)(s + 6))
N =
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 + 4)) 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 + 4))
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 10)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 1t に定常偏差 0.5 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 + 10))r(t) = 1tess = 0.5
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 1 + 1/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/((s + 4)(s + 10)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 5t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 1 + 1/sG(s) = 10/((s + 4)(s + 10))r(t) = 5t
ess =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ハイパスフィルタ は R = 47 kΩ, C = 22 nF です。38 Hz の正弦波入力が加えられます。 vin に対する vout の位相のずれ φ を度で求めよ。
R = 47 kΩC = 22 nFf = 38 Hz
φ = °
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) = 1.5/(s(s + 1)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 1.5/(s(s + 1))
PM = °