1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (s + 1)/(s² + 4s + 8) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.75) を計算せよ。
F(s) = (s + 1)/(s² + 4s + 8)t = 0.75 s
f(0.75) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 8y′ + 15y = 30·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(0.1) を求めよ。
y″ + 8y′ + 15y = 30·u(t)u(t) = 10y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.1 s
y(0.1) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 11(s + 3)/((s + 2)(s + 9)) である。基準入力に大きさ 5 のステップを加える。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 11(s + 3)/((s + 2)(s + 9))R = 5
ess =
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) = 7/(s + 3) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 1 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.04667 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 7/(s + 3)D = 1css ≤ 0.04667
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 66/(s² + 6s + 22) 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) = 66/(s² + 6s + 22)
%OS = %
6.ステップ応答むずかしい
R = 29 Ω、L = 100 mH、C = 4.7 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 5 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。 電圧の最初のピークの時刻 tp を ms で求めよ。
R = 29 ΩL = 100 mHC = 4.7 µFV = 5 V
tp = ms
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 + 1)(s + 6)) 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 + 1)(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 + 8)(s + 10)) について、閉ループ極を s = −6 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 8)(s + 10))s = −6
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 0.5/(5s + 1) を、比例ゲイン K = 20 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) = 0.5/(5s + 1)K = 20
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) = 10/(s + 5) を制御しています。閉ループは ωₙ = 10 rad/s、ζ = 0.6 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 10/(s + 5)ωₙ = 10 rad/sζ = 0.6
Ki =
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 2 rad/s における G(s) = 10(s + 19)/(s(s + 11)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 10(s + 19)/(s(s + 11))ω = 2 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 + 5)(s + 8)) である。 ゲイン余裕が 20 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 5)(s + 8))GM = 20 dB
K =