1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (6s + 29)/(s² + 4s + 4) の f(t) を求め、f(0.25) を計算せよ。
F(s) = (6s + 29)/(s² + 4s + 4)t = 0.25 s
f(0.25) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 3y′ + 2y = 2·u(t) に従い、y(0) = 1、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 4 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.4) を求めよ。
y″ + 3y′ + 2y = 2·u(t)y(0) = 1y′(0) = 0u(t) = 4t = 0.4 s
y(0.4) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 4/(s + 9) を、センサのゲインが H = 0.25 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) = 4/(s + 9)H = 0.25
τ = s
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/((s + 3)(s + 6)(s + 7)) を単位負帰還ループに入れる。 ラウス・フルビッツの安定判別法を用いて、閉ループが安定となる最大のゲイン Kmax を求めよ。
G(s) = K/((s + 3)(s + 6)(s + 7))単位負帰還
Kmax =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 32/(s² + 6s + 32) 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) = 32/(s² + 6s + 32)
ts = s
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 4 kg のおもりが、ばね定数 k = 100 N/m のばねと粘性ダンパ c = 24 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 = 10 N を突然加える。 変位が最大になる時刻 tp を求めよ。
m = 4 kgk = 100 N/mc = 24 N·s/mF = 10 N
tp = s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは負帰還で、L(s) = 165/(s(s + 1)(s + 10)) です。右半平面にある閉ループ極の個数 N はいくつですか。
L(s) = 165/(s(s + 1)(s + 10))
N =
8.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡むずかしい
単位フィードバックのループで L(s) = K/(s(s + 4)(s + 5)(s + 8)) です。根軌跡の漸近線が実軸と交わる点 σa を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 5)(s + 8))
σa =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 4/(1s + 1) を、比例ゲイン K = 5 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/(1s + 1)K = 5
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) = 1/(s + 4) を制御しています。閉ループは ωₙ = 6 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) = 1/(s + 4)ωₙ = 6 rad/sζ = 0.7
Kp =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の直列 RLC バンドパスフィルタでは、出力は R = 20 Ω の両端でとり、L = 10 mH、C = 1 µF である。 中心(共振)周波数 f0 を Hz で求めよ。
R = 20 ΩL = 10 mHC = 1 µF
f0 = Hz
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) = 30/(s(s + 3)(s + 5)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 30/(s(s + 3)(s + 5))
GM = dB