1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (s + 38)/(s² + 12s + 32) である。その逆変換は f(t) = A·e−4t + B·e−8t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (s + 38)/(s² + 12s + 32)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = −6、y′(0) = 3 の条件で y″ + 10y′ + 24y = 0 を解き、y(0.25) を求めよ。
y″ + 10y′ + 24y = 0y(0) = −6y′(0) = 3t = 0.25 s
y(0.25) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 24/(s + 5) を、センサのゲインが H = 0.2 の負帰還ループで制御する。 閉ループの時定数 τ を求めよ。
G(s) = 24/(s + 5)H = 0.2
τ = s
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 5 が、プラント G(s) = 8/(s + 3) を単位負帰還ループで駆動する。外乱 D はプラントの入力に加わる(コントローラの出力に加算される)。 R = 0 のとき、大きさ 10 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 5G(s) = 8/(s + 3)D = 10R = 0
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 50/(s² + 8s + 50) 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) = 50/(s² + 8s + 50)
tp = s
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 160/(s(s + 20)) である。ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、閉ループのステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 160/(s(s + 20))
ts = s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 1)(s + 4)) 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 + 1)(s + 4))
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(s + 6)) の根軌跡を示します。閉ループ極の減衰比が ζ = 0.707 となるゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 6))ζ = 0.707
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) = 10t に定常偏差 0.5 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) = 10tess = 0.5
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 + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 2 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) = 10/(s + 2)ωₙ = 2 rad/sζ = 0.7
Ki =
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 30 rad/s における G(s) = 30(s + 1)/(s(s + 4)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 30(s + 1)/(s(s + 4))ω = 30 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 + 3)(s + 9)) である。 ゲイン余裕が 8 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 9))GM = 8 dB
K =