1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 14)/(s² + 6s + 13) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.25) を計算せよ。
F(s) = (3s + 14)/(s² + 6s + 13)t = 0.25 s
f(0.25) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 3y′ + 2y = 2·u(t) に従い、y(0) = 3、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(0.3) を求めよ。
y″ + 3y′ + 2y = 2·u(t)y(0) = 3y′(0) = 0u(t) = 1t = 0.3 s
y(0.3) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/(s(s + 15)) 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 + 15))単位負帰還
K =
4.ブロック線図むずかしい
G₁ = 14/(s + 3)、G₂ = 6/(s + 6)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 1、外側の負帰還 H₂ = 1 のブロック線図を簡単にせよ。C(s)/R(s) の直流ゲイン T(0) を求めよ。
G₁ = 14/(s + 3)G₂ = 6/(s + 6)H₁ = 1H₂ = 1
T(0) =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 24/(s² + 2s + 12) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 24/(s² + 2s + 12)
tp = s
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 250/(s(s + 5)) である。ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、閉ループのステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 250/(s(s + 5))
ts = s
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 + 3)(s + 5)(s + 6))、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 + 3)(s + 5)(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
ループ L(s) = K/(s(s + 4)(s + 6)) について、閉ループ極を s = −0.5 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 6))s = −0.5
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 10 + 2t(ステップとランプの和)が、G(s) = 5/(s(s + 4)(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) = 5/(s(s + 4)(s + 5))r(t) = 10 + 2t
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) = 2/(s + 5) を制御しています。閉ループは ωₙ = 10 rad/s、ζ = 1 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 2/(s + 5)ωₙ = 10 rad/sζ = 1
Ki =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ローパスフィルタ は R = 22 kΩ, C = 1 nF です。36 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 = 22 kΩC = 1 nFf = 36 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) = 40/(s(s + 3)(s + 10)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 40/(s(s + 3)(s + 10))
ω180 = rad/s