1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (s + 35)/(s² + 7s + 6) である。その逆変換は f(t) = A·e−t + B·e−6t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (s + 35)/(s² + 7s + 6)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 4y′ + 3y = 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 10 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(1) を求めよ。
y″ + 4y′ + 3y = 6·u(t)u(t) = 10y(0) = 0, y′(0) = 0t = 1 s
y(1) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 5/(s + 10) を、センサのゲインが H = 0.1 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 1 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 5/(s + 10)H = 0.1R = 1
css =
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) = 2/(s + 8) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 0.5 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.0025 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 2/(s + 8)D = 0.5css ≤ 0.0025
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 50/(s² + 9s + 50) で、単位ステップ入力を受ける。 減衰比 ζ を求めよ。
G(s) = 50/(s² + 9s + 50)
ζ =
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 135/(s(s + 4)) 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) = 135/(s(s + 4))
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 + 4)(s + 5)(s + 6)) の根軌跡を描きました。軌跡が虚軸と交わる周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/((s + 4)(s + 5)(s + 6))
ω = rad/s
9.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 1/(2s + 1) を、比例ゲイン K = 19 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) = 1/(2s + 1)K = 19
ess = %
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) = 5/(s + 4) を制御しています。閉ループは ωₙ = 8 rad/s、ζ = 1 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 5/(s + 4)ωₙ = 8 rad/sζ = 1
Ki =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RL ローパスフィルタ は R = 10 Ω, L = 10 mH です。640 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 = 10 ΩL = 10 mHf = 640 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) = K/(s(s + 4)(s + 6)) である。 ゲイン余裕が 10 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 6))GM = 10 dB
K =