1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 15)/(s² + 8s + 7) である。その逆変換は f(t) = A·e−t + B·e−7t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (3s + 15)/(s² + 8s + 7)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 4y′ + 3y = 6·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) = 1 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.2) を求めよ。
y″ + 4y′ + 3y = 6·u(t)y(0) = 5y′(0) = 0u(t) = 1t = 0.2 s
y(0.2) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 2/(s + 5) 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 = 3 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) = 2/(s + 5)H₁ = 4K = 3
T(0) =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/(s(s + 2)(s + 3)) 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(s + 2)(s + 3))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) = 25/(s² + 5s + 25) 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) = 25/(s² + 5s + 25)
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、オーバーシュートを 40 % にしたい。減衰比 ζ を求めよ。
%OS = 40 %
ζ =
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 K = 48、L(s) = K/(s(s + 3)(s + 5)) で動作しています。閉ループが不安定になるまでに、ゲインを何倍まで上げられますか。倍率 m を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 5))K = 48
m =
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 + 6)(s² + 4s + 20)) について、上半平面にある複素極からの根軌跡の出発角 θd を、正の実軸から測って求めなさい。
L(s) = K/((s + 6)(s² + 4s + 20))
θd = °
9.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 5 + 3t(ステップとランプの和)が、G(s) = 5/(s(s + 2)(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) = 5/(s(s + 2)(s + 10))r(t) = 5 + 3t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 1/(s(s + 4)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.8 にするゲイン K を求めなさい。
G(s) = 1/(s(s + 4))ζ = 0.8
K =
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 2 rad/s における G(s) = 2496/((s + 13)(s + 16)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 2496/((s + 13)(s + 16))ω = 2 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) = 362/(s(s + 8)(s + 10)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 362/(s(s + 8)(s + 10))
GM = dB