1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 40/(s(s + 2)(s + 6)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.6) を計算せよ。
F(s) = 40/(s(s + 2)(s + 6))t = 0.6 s
f(0.6) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 8y′ + 12y = 48·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 1 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 = 48·u(t)u(t) = 1y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.25 s
y(0.25) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 8/(s + 8) には、ゲイン H₁ = 4 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 = 9 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの極 p を求めよ。
G(s) = 8/(s + 8)H₁ = 4K = 9
p =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/((s + 3)(s + 7)(s + 8)) を単位負帰還ループに入れる。 安定な最大ゲインでは、ループは振動します。振動の周波数 ω を rad/s で求めよ。
G(s) = K/((s + 3)(s + 7)(s + 8))単位負帰還
ω = rad/s
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 24/(s² + 4s + 24) 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) = 24/(s² + 4s + 24)
ts = s
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 2 kg のおもりが、ばね定数 k = 200 N/m のばねと粘性ダンパ c = 20 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 = 2 kgk = 200 N/mc = 20 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
図のループは正帰還で、L(s) = 5/(s(s + 3)(s + 6)) 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) = 5/(s(s + 3)(s + 6))
N =
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 + 8)/(s(s + 5)(s + 10)(s + 4)) 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 + 8)/(s(s + 5)(s + 10)(s + 4))
σa =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 10)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 1t に定常偏差 0.2 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 + 10))r(t) = 1tess = 0.2
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) = 4/(s + 1) を制御しています。閉ループは ωₙ = 3 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) = 4/(s + 1)ωₙ = 3 rad/sζ = 0.7
Ki =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RL ローパスフィルタ は R = 100 Ω, L = 2.2 mH です。1.8 kHz の正弦波入力が加えられます。 vin に対する vout の位相のずれ φ を度で求めよ。
R = 100 ΩL = 2.2 mHf = 1.8 kHz
φ = °
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) = 174/(s(s + 4)(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) = 174/(s(s + 4)(s + 7))
ω180 = rad/s