1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 36)/(s² + 6s + 18) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.25) を計算せよ。
F(s) = (3s + 36)/(s² + 6s + 18)t = 0.25 s
f(0.25) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 2y′ + 2y = 3u′ + 18u 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 = 0.25 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.25) を求めよ。
y″ + 2y′ + 2y = 3u′ + 18ut = 0.25 s
g(0.25) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 10/(s + 6) には、ゲイン H₁ = 4 の内側(マイナー)の負帰還ループがある。コントローラのゲイン K = 11 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの極 p を求めよ。
G(s) = 10/(s + 6)H₁ = 4K = 11
p =
4.ブロック線図むずかしい
G₁ = 12/(s + 2)、G₂ = 2/(s + 2)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 1、外側の負帰還 H₂ = 0.5 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 = 12/(s + 2)G₂ = 2/(s + 2)H₁ = 1H₂ = 0.5
T(0) =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 186/(s² + 8s + 62) 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) = 186/(s² + 8s + 62)
%OS = %
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = K/(s(s + 8)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 25 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 8))%OS = 25 %
K =
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 + 1)(s + 2)(s + 6))、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 + 1)(s + 2)(s + 6))
Kmax =
8.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡むずかしい
ループ L(s) = K/(s(s + 5)(s + 10)) について、閉ループ極を s = −0.5 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 5)(s + 10))s = −0.5
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
単位フィードバックのループで G(s) = K/((s + 1)(s + 4)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 25 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 1)(s + 4))ess = 25 %
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) = 1/(s + 4) を制御しています。閉ループは ωₙ = 4 rad/s、ζ = 0.7 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 1/(s + 4)ωₙ = 4 rad/sζ = 0.7
Ki =
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 = 2 Ω の両端でとり、L = 2 mH、C = 1 µF である。 中心(共振)周波数 f0 を Hz で求めよ。
R = 2 ΩL = 2 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) = 168/(s(s + 6)(s + 8)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 168/(s(s + 6)(s + 8))
GM = dB