1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 15)/(s² + 2s + 26) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.3) を計算せよ。
F(s) = (3s + 15)/(s² + 2s + 26)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′ + 15y = 15·u(t) に従い、y(0) = 5、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 2 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.1) を求めよ。
y″ + 8y′ + 15y = 15·u(t)y(0) = 5y′(0) = 0u(t) = 2t = 0.1 s
y(0.1) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/((s + 4)(s + 8)) を単位負帰還ループに入れる。閉ループが臨界減衰(等しい 2 つの実数極)になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/((s + 4)(s + 8))単位負帰還
K =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 10 が、プラント G(s) = 10/(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 5 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 10G(s) = 10/(s + 3)D = 5R = 0
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 33/(s² + 7s + 33) で、単位ステップ入力を受ける。 固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
G(s) = 33/(s² + 7s + 33)
ωn = rad/s
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = K/(s(s + 12)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 2 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 12))%OS = 2 %
K =
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 + 2)(s + 3)(s + 5))、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 + 2)(s + 3)(s + 5))
Kmax =
8.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡むずかしい
単位フィードバックのループで L(s) = K(s + 4)/(s(s + 6)(s + 1)(s + 2)) です。根軌跡の漸近線が実軸と交わる点 σa を求めなさい。
L(s) = K(s + 4)/(s(s + 6)(s + 1)(s + 2))
σa =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
単位フィードバックのループで G(s) = K/((s + 4)(s + 10)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 20 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 4)(s + 10))ess = 20 %
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 1 + 5/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)(s + 4)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 1t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 1 + 5/sG(s) = 5/((s + 2)(s + 4))r(t) = 1t
ess =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の直列 RLC バンドパスフィルタでは、出力は R = 1 Ω の両端でとり、L = 10 mH、C = 10 µF である。 −3 dB 帯域幅 BW を Hz で求めよ。
R = 1 ΩL = 10 mHC = 10 µF
BW = Hz
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) = 386/(s(s + 6)(s + 7)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 386/(s(s + 6)(s + 7))
ω180 = rad/s