1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 10/(s² + 9s + 20) である。その逆変換は f(t) = A·e−4t + B·e−5t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = 10/(s² + 9s + 20)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 2y′ + 2y = 2u′ + u で表される(入力 u(t)、出力 y(t))。その伝達関数 G(s) = Y(s)/U(s)(初期条件はゼロ)を求め、t = 0.75 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.75) を求めよ。
y″ + 2y′ + 2y = 2u′ + ut = 0.75 s
g(0.75) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 15/(s + 10) を、センサのゲインが H = 0.1 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 2 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 15/(s + 10)H = 0.1R = 2
css =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K が、プラント G(s) = 8/(s + 10) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 1 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.08 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 8/(s + 10)D = 1css ≤ 0.08
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 186/(s² + 11s + 93) 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) = 186/(s² + 11s + 93)
ts = s
6.ステップ応答むずかしい
R = 146 Ω、L = 100 mH、C = 4.7 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 5 V のステップを加える。コンデンサは充電されておらず、ステップの前には電流は流れていない。 コンデンサ電圧のピーク値 vC,max を求めよ。
R = 146 ΩL = 100 mHC = 4.7 µFV = 5 V
vC,max = V
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) = 2/(s(s + 8)(s + 10)) 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) = 2/(s(s + 8)(s + 10))
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 + 4)/(s(s + 1)(s + 10)(s + 6)) 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 + 1)(s + 10)(s + 6))
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 + 1)(s + 2)) 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 + 1)(s + 2))ess = 20 %
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 10 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/(s(s + 3)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.9 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 5/(s(s + 3))Kp = 10ζ = 0.9
Kd = s
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ハイパスフィルタ は R = 3.3 kΩ, C = 22 nF です。11 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 = 3.3 kΩC = 22 nFf = 11 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) = 2000/(s(s + 20)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 2000/(s(s + 20))
ωc = rad/s