1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 50/(s(s + 5)(s + 6)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.1) を計算せよ。
F(s) = 50/(s(s + 5)(s + 6))t = 0.1 s
f(0.1) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 7y′ + 10y = 30·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 1 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.5) を求めよ。
y″ + 7y′ + 10y = 30·u(t)u(t) = 1y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.5 s
y(0.5) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 11(s + 7)/((s + 5)(s + 8)) である。基準入力に大きさ 1 のステップを加える。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 11(s + 7)/((s + 5)(s + 8))R = 1
ess =
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) = 7/(s + 9) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 10 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.7778 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 7/(s + 9)D = 10css ≤ 0.7778
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 2/(s² + 3s + 4) で、単位ステップ入力を受ける。 減衰比 ζ を求めよ。
G(s) = 2/(s² + 3s + 4)
ζ =
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 100/(s(s + 6)) 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) = 100/(s(s + 6))
ts = 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 + 10)/(s(s + 3)(s + 4))、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 + 10)/(s(s + 3)(s + 4))
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 + 13)/(s(s + 5)) の根軌跡は、s = 0 と s = −5 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 + 13)/(s(s + 5))
sb =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 4/(2s + 1) を、比例ゲイン K = 1 で単位フィードバックのループにより制御します。ステップ入力に対する定常偏差 ess を、ステップの大きさに対する百分率で求めなさい。
G(s) = 4/(2s + 1)K = 1
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) = 1/(s(s + 2)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.707 にするゲイン K を求めなさい。
G(s) = 1/(s(s + 2))ζ = 0.707
K =
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 = 4.7 kΩ, C = 100 nF です。1.4 kHz 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 = 4.7 kΩC = 100 nFf = 1.4 kHz
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) = 606/(s(s + 6)(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) = 606/(s(s + 6)(s + 10))
ω180 = rad/s