1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (5s + 17)/(s² + 6s + 10) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.1) を計算せよ。
F(s) = (5s + 17)/(s² + 6s + 10)t = 0.1 s
f(0.1) =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = −7、y′(0) = −10 の条件で y″ + 3y′ + 2y = 0 を解き、y(0.4) を求めよ。
y″ + 3y′ + 2y = 0y(0) = −7y′(0) = −10t = 0.4 s
y(0.4) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 46/(s(s + 5)) である。基準入力はランプ r(t) = 2·t である。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 46/(s(s + 5))r(t) = 2·t
ess =
4.ブロック線図むずかしい
G₁ = 10/(s + 4)、G₂ = 8/(s + 5)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 1、外側の負帰還 H₂ = 0.25 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 = 10/(s + 4)G₂ = 8/(s + 5)H₁ = 1H₂ = 0.25
T(0) =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 98/(s² + 6s + 49) 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) = 98/(s² + 6s + 49)
ts = s
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 5 kg のおもりが、ばね定数 k = 5000 N/m のばねと粘性ダンパ c = 63 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。 減衰比 ζ を求めよ。
m = 5 kgk = 5000 N/mc = 63 N·s/mF = 10 N
ζ =
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 + 4)(s + 8)) です。ゲインを上げていくと、閉ループが安定限界に達します。持続振動の周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 8))
ω = rad/s
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 + 8)/(s(s + 7)) の根軌跡は、s = 0 と s = −7 の間で実軸から離れ、円を描いて零点の左側で再び実軸に戻ります。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K(s + 8)/(s(s + 7))
sb =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 2 + 1t(ステップとランプの和)が、G(s) = 4/(s(s + 1)(s + 4)) の単位フィードバックのループに加えられます。定常偏差 ess を求めなさい。
G(s) = 4/(s(s + 1)(s + 4))r(t) = 2 + 1t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 8 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 1/(s(s + 4)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.8 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 1/(s(s + 4))Kp = 8ζ = 0.8
Kd = s
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ハイパスフィルタ は R = 22 kΩ, C = 4.7 nF です。3.1 kHz 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 = 22 kΩC = 4.7 nFf = 3.1 kHz
|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) = 112/(s(s + 2)(s + 9)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 112/(s(s + 2)(s + 9))
GM = dB