1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 35/(s(s + 3)(s + 4)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.1) を計算せよ。
F(s) = 35/(s(s + 3)(s + 4))t = 0.1 s
f(0.1) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 7y′ + 10y = 20·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 5 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.4) を求めよ。
y″ + 7y′ + 10y = 20·u(t)u(t) = 5y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.4 s
y(0.4) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 24/(s + 3) 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 2 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 24/(s + 3)H = 0.1R = 2
css =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/(s(s + 6)(s + 10)) 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(s + 6)(s + 10))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) = 91/(s² + 10s + 91) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 91/(s² + 10s + 91)
tp = s
6.ステップ応答むずかしい
零点をもたない 2 次系のステップ応答で、オーバーシュートは 4.3 % で、最初のピークは t = 0.5 s に現れる。固有角周波数 ωn を求めよ。
%OS = 4.3 %tp = 0.5 s
ωn = rad/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 K = 55、L(s) = K/(s(s + 1)(s + 10)) で動作しています。閉ループが不安定になるまでに、ゲインを何倍まで上げられますか。倍率 m を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 1)(s + 10))K = 55
m =
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(s + 10)) の根軌跡を示します。閉ループ極の減衰比が ζ = 0.5 となるゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 10))ζ = 0.5
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 1)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 2t に定常偏差 0.1 で追従しなければなりません。ゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/(s(s + 1))r(t) = 2tess = 0.1
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) = 10/(s + 5) を制御しています。閉ループは ωₙ = 5 rad/s、ζ = 0.8 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 = 5 rad/sζ = 0.8
Ki =
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 2 rad/s における G(s) = 43(s + 3)/(s(s + 12)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 43(s + 3)/(s(s + 12))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 + 7)) である。 ゲイン余裕が 12 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 5)(s + 7))GM = 12 dB
K =