1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (2s + 36)/(s² + 14s + 48) である。その逆変換は f(t) = A·e−6t + 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) = (2s + 36)/(s² + 14s + 48)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 8y′ + 12y = 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 1 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.2) を求めよ。
y″ + 8y′ + 12y = 12·u(t)u(t) = 1y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.2 s
y(0.2) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/((s + 1)(s + 3)) 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 + 1)(s + 3))単位負帰還
K =
4.ブロック線図むずかしい
G₁ = 2/(s + 2)、G₂ = 8/(s + 8)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 4、外側の負帰還 H₂ = 1 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 = 2/(s + 2)G₂ = 8/(s + 8)H₁ = 4H₂ = 1
T(0) =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 234/(s² + 5s + 78) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 234/(s² + 5s + 78)
%OS = %
6.ステップ応答むずかしい
R = 63 Ω、L = 200 mH、C = 2 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 5 V のステップを加える。コンデンサは充電されておらず、ステップの前には電流は流れていない。 減衰のない固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
R = 63 ΩL = 200 mHC = 2 µFV = 5 V
ωn = rad/s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
制御対象 G(s) = (s + 4)/((s − 1)(s + 2)) は s = 1 に不安定な極をもちます。比例ゲイン K で、その周りに単位フィードバックのループを組みます。閉ループが安定になる最小のゲイン Kmin を求めなさい。
G(s) = (s + 4)/((s − 1)(s + 2))
Kmin =
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(s + 6)) の根軌跡を示します。閉ループ極の減衰比が ζ = 0.707 となるゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 6))ζ = 0.707
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 1)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 2t に定常偏差 0.05 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 + 1))r(t) = 2tess = 0.05
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 + 4) を制御しています。閉ループは ωₙ = 8 rad/s、ζ = 0.7 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 2/(s + 4)ωₙ = 8 rad/sζ = 0.7
Kp =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ローパスフィルタ は R = 47 kΩ, C = 47 nF です。220 Hz の正弦波入力が加えられます。 ゲイン |H| = |vout/vin| を dB で求めよ。
R = 47 kΩC = 47 nFf = 220 Hz
|H| = 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) = K/(s(s + 4)(s + 9)) である。 ゲイン余裕が 4 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 9))GM = 4 dB
K =