1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 5)/(s² + 6s + 9) の f(t) を求め、f(0.3) を計算せよ。
F(s) = (3s + 5)/(s² + 6s + 9)t = 0.3 s
f(0.3) =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = −7、y′(0) = 6 の条件で y″ + 7y′ + 10y = 0 を解き、y(0.5) を求めよ。
y″ + 7y′ + 10y = 0y(0) = −7y′(0) = 6t = 0.5 s
y(0.5) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 3/(s + 5) には、ゲイン H₁ = 2 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 = 15 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの直流ゲイン T(0) を求めよ。
G(s) = 3/(s + 5)H₁ = 2K = 15
T(0) =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 16 が、プラント G(s) = 3/(s + 7) 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 0.5 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 16G(s) = 3/(s + 7)D = 0.5R = 0
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 90/(s² + 5s + 90) で、単位ステップ入力を受ける。 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) = 90/(s² + 5s + 90)
ts = 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 25 % で、最初のピークは t = 0.25 s に現れる。固有角周波数 ωn を求めよ。
%OS = 25 %tp = 0.25 s
ωn = rad/s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは正帰還で、L(s) = 20/(s(s + 3)(s + 5)) です。右半平面にある閉ループ極の個数 N はいくつですか。
L(s) = 20/(s(s + 3)(s + 5))
N =
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 + 2)(s + 3)(s + 5)) 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 + 2)(s + 3)(s + 5))
ω = rad/s
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 5t が、G(s) = 2(s + 3)/(s(s + 2)(s + 5)) 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 + 3)/(s(s + 2)(s + 5))r(t) = 5t
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) = 5/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 4 rad/s、ζ = 0.6 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 5/(s + 2)ωₙ = 4 rad/sζ = 0.6
Kp =
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 5 rad/s における G(s) = 1000/((s + 10)(s + 20)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 1000/((s + 10)(s + 20))ω = 5 rad/s
|G(jω)| = 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) = 140/(s(s + 20)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 140/(s(s + 20))
ωc = rad/s