1. ラプラス変換 ふつう
t (s) f(t) t = 0.3 f(0.3) = ? F(s) = 55/(s(s + 4)(s + 5)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.3) を計算せよ。
F(s) = 55/(s(s + 4)(s + 5)) t = 0.3 s
f(0.3) =
2. ラプラス変換 むずかしい
t (s) y(t) t = 0.25 y(0.25) = ? ある系が y″ + 8y′ + 12y = 36·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 10 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 = 36·u(t) u(t) = 10 y(0) = 0, y′(0) = 0 t = 0.25 s
y(0.25) =
3. ブロック線図 ふつう
プラント G(s) = K/(s(s + 7)) 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(s + 7)) 単位負帰還
K =
4. ブロック線図 むずかしい
R(s) + 16 コントローラ + D(s) + 7 s + 9 プラント C(s) − 比例コントローラ K = 16 が、プラント G(s) = 7/(s + 9) 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 = 16 G(s) = 7/(s + 9) D = 5 R = 0
css =
5. ステップ応答 ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 79/(s² + 6s + 79) で、単位ステップ入力を受ける。 極は s = σ ± jωd である。その実部 σ を求めよ。
G(s) = 79/(s² + 6s + 79)
σ =
6. ステップ応答 むずかしい
k = 400 N/m c = 54 N·s/m m = 5 kg F = 100 N x(t) 質量 m = 5 kg のおもりが、ばね定数 k = 400 N/m のばねと粘性ダンパ c = 54 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 = 100 N を突然加える。 変位のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
m = 5 kg k = 400 N/m c = 54 N·s/m F = 100 N
%OS = %
7. 安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡 ふつう
R(s) + K 1 s(s + 4)(s + 6) C(s) − 図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 4)(s + 6)) 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(s + 4)(s + 6))
Kmax =
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 + 5)(s + 11)) の根軌跡を示します。2 つの閉ループ極が実軸上で一致する分岐点 sb でのゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/((s + 5)(s + 11))
K =
9. 定常偏差と PID 制御 ふつう
R(s) + K (s + 5)(s + 10) C(s) − 単位フィードバックのループで G(s) = K/((s + 5)(s + 10)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 10 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 5)(s + 10)) ess = 10 %
K =
10. 定常偏差と PID 制御 むずかしい
R(s) + K = 20 5 s(s + 5) C(s) − 比例制御器 K = 20 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/(s(s + 5)) を制御しています。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 5/(s(s + 5)) K = 20
%OS = %
11. ボード線図と余裕 ふつう
|H| (dB) 0.1 0.1 1 1 10 10 100 100 −20 0 20 40 60 80 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −135 −90 −45 0 ω = 3 ω = 3 rad/s における G(s) = 35(s + 10)/(s(s + 2)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 35(s + 10)/(s(s + 2)) ω = 3 rad/s
∠G(jω) = °
12. ボード線図と余裕 むずかしい
|H| (dB) 0.1 0.1 1 1 10 10 100 100 1000 1000 −60 −40 −20 0 20 40 60 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −180 −135 −90 −45 0 ωc = ? ユニティフィードバック系の開ループ伝達関数は L(s) = 640/(s(s + 8)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 640/(s(s + 8))
ωc = rad/s