1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (5s + 12)/(s² + 4s + 40) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.2) を計算せよ。
F(s) = (5s + 12)/(s² + 4s + 40)t = 0.2 s
f(0.2) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 8y′ + 12y = 2u′ + 10u で表される(入力 u(t)、出力 y(t))。その伝達関数 G(s) = Y(s)/U(s)(初期条件はゼロ)を求め、t = 0.4 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.4) を求めよ。
y″ + 8y′ + 12y = 2u′ + 10ut = 0.4 s
g(0.4) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 34/(s + 3) を、センサのゲインが H = 0.2 の負帰還ループで制御する。 閉ループの時定数 τ を求めよ。
G(s) = 34/(s + 3)H = 0.2
τ = s
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 28 が、プラント G(s) = 7/(s + 5) 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 5 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 28G(s) = 7/(s + 5)D = 5R = 0
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 68/(s² + 12s + 68) で、単位ステップ入力を受ける。 ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、ステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 68/(s² + 12s + 68)
ts = s
6.ステップ応答むずかしい
R = 45 Ω、L = 500 mH、C = 10 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 24 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。 コンデンサ電圧のピーク値 vC,max を求めよ。
R = 45 ΩL = 500 mHC = 10 µFV = 24 V
vC,max = V
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 2)(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 + 2)(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 + 4)(s + 8)) 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 + 4)(s + 8))
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) = 1t に定常偏差 0.02 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) = 1tess = 0.02
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) = 10/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 8 rad/s、ζ = 0.8 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 10/(s + 2)ωₙ = 8 rad/sζ = 0.8
Kp =
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 0.5 rad/s における G(s) = 27(s + 9)/(s(s + 5)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 27(s + 9)/(s(s + 5))ω = 0.5 rad/s
∠G(jω) = °
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 + 6)(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 + 6)(s + 9))GM = 4 dB
K =