1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (2s + 35)/(s² + 8s + 16) の f(t) を求め、f(0.3) を計算せよ。
F(s) = (2s + 35)/(s² + 8s + 16)t = 0.3 s
f(0.3) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 8y′ + 12y = 18·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 2 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.25) を求めよ。
y″ + 8y′ + 12y = 18·u(t)u(t) = 2y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.25 s
y(0.25) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 34/(s(s + 1)) である。基準入力はランプ r(t) = 5·t である。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 34/(s(s + 1))r(t) = 5·t
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 + 7) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 5 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.25 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 7/(s + 7)D = 5css ≤ 0.25
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 17/(s² + 4s + 17) で、単位ステップ入力を受ける。 減衰比 ζ を求めよ。
G(s) = 17/(s² + 4s + 17)
ζ =
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 20 kg のおもりが、ばね定数 k = 200 N/m のばねと粘性ダンパ c = 76 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。 最大変位 xmax を mm で求めよ。
m = 20 kgk = 200 N/mc = 76 N·s/mF = 10 N
xmax = mm
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 + 5)/(s(s + 1)(s + 3))、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 + 5)/(s(s + 1)(s + 3))
Kmax =
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 + 1)(s + 3)(s + 4)) の根軌跡を描きました。軌跡が虚軸と交わる周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/((s + 1)(s + 3)(s + 4))
ω = rad/s
9.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 1 + 1t(ステップとランプの和)が、G(s) = 2(s + 2)/(s(s + 5)(s + 10)) 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) = 2(s + 2)/(s(s + 5)(s + 10))r(t) = 1 + 1t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 25 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/(s(s + 4)) を制御しています。 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) = 5/(s(s + 4))K = 25
ts = 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 = 1 kΩ, C = 1 nF です。32 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 = 1 kΩC = 1 nFf = 32 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) = 46/(s(s + 4)(s + 9)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 46/(s(s + 4)(s + 9))
ω180 = rad/s