1. ラプラス変換 ふつう
Re Im −0.5 −1 −1.5 −2 −2.5 −3 0.5 1 F(s) = 2/(s² + 4s + 3) である。その逆変換は f(t) = A·e−t + B·e−3t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = 2/(s² + 4s + 3)
A =
2. ラプラス変換 むずかしい
t (s) y(t) t = 0.2 y(0.2) = ? ある系が y″ + 9y′ + 20y = 80·u(t) に従い、y(0) = 5、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 1 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.2) を求めよ。
y″ + 9y′ + 20y = 80·u(t) y(0) = 5 y′(0) = 0 u(t) = 1 t = 0.2 s
y(0.2) =
3. ブロック線図 ふつう
R(s) + K (s + 1)(s + 12) G(s) C(s) − プラント G(s) = K/((s + 1)(s + 12)) 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 + 12)) 単位負帰還
K =
4. ブロック線図 むずかしい
R(s) + K s(s + 2)(s + 10) G(s) C(s) − プラント G(s) = K/(s(s + 2)(s + 10)) を単位負帰還ループに入れる。 安定な最大ゲインでは、ループは振動します。振動の周波数 ω を rad/s で求めよ。
G(s) = K/(s(s + 2)(s + 10)) 単位負帰還
ω = rad/s
5. ステップ応答 ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 61/(s² + 2s + 61) 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) = 61/(s² + 2s + 61)
%OS = %
6. ステップ応答 むずかしい
k = 100 N/m c = 13 N·s/m m = 2.5 kg F = 25 N x(t) 質量 m = 2.5 kg のおもりが、ばね定数 k = 100 N/m のばねと粘性ダンパ c = 13 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 = 25 N を突然加える。 最大変位 xmax を mm で求めよ。
m = 2.5 kg k = 100 N/m c = 13 N·s/m F = 25 N
xmax = mm
7. 安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡 ふつう
R(s) + K 1 s(s + 8)(s + 10) C(s) − 図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 8)(s + 10)) 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(s + 8)(s + 10))
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(s + 4)) の根軌跡を示します。閉ループ極の減衰比が ζ = 0.3 となるゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 4)) ζ = 0.3
K =
9. 定常偏差と PID 制御 ふつう
R(s) + K (s + 1)(s + 10) C(s) − 単位フィードバックのループで G(s) = K/((s + 1)(s + 10)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 10 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 1)(s + 10)) ess = 10 %
K =
10. 定常偏差と PID 制御 むずかしい
R(s) + Kp + Ki /s 2 s + 2 C(s) − 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 + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 5 rad/s、ζ = 0.8 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 + 2) ωₙ = 5 rad/s ζ = 0.8
Ki =
11. ボード線図と余裕 ふつう
vin R = 4.7 kΩ C = 1 nF vout
図の RC ローパスフィルタ は R = 4.7 kΩ, C = 1 nF です。17 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 kΩ C = 1 nF f = 17 kHz
φ = °
12. ボード線図と余裕 むずかしい
|H| (dB) 0.1 0.1 1 1 10 10 100 100 −60 −40 −20 0 20 40 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −180 −135 −90 −45 0 ωc ユニティフィードバック系の開ループ伝達関数は L(s) = 20/(s(s + 8)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 20/(s(s + 8))
PM = °