1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (4s + 11)/(s² + 8s + 17) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.25) を計算せよ。
F(s) = (4s + 11)/(s² + 8s + 17)t = 0.25 s
f(0.25) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 7y′ + 10y = 10·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 5 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.4) を求めよ。
y″ + 7y′ + 10y = 10·u(t)u(t) = 5y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.4 s
y(0.4) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 37/(s + 2) を、センサのゲインが H = 2 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 12 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 37/(s + 2)H = 2R = 12
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) = 9/(s + 6) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 5 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 1.5 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 9/(s + 6)D = 5css ≤ 1.5
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 47.5/(s² + 3s + 95) 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) = 47.5/(s² + 3s + 95)
tp = 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、オーバーシュートは 50 % で、最初のピークは t = 1 s に現れる。固有角周波数 ωn を求めよ。
%OS = 50 %tp = 1 s
ωn = rad/s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 6)(s + 10)) 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 + 6)(s + 10))
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(s + 4)(s + 6)) の根軌跡は、s = 0 と s = −4 の間で実軸から離れます。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 6))
sb =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 10·t²/2 が、G(s) = 10(s + 3)/(s²(s + 2)) 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) = 10(s + 3)/(s²(s + 2))r(t) = 10·t²/2
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 2 + 5/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/((s + 2)(s + 4)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 1t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 2 + 5/sG(s) = 4/((s + 2)(s + 4))r(t) = 1t
ess =
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 = 10 Ω, L = 100 mH です。64 Hz 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 = 10 ΩL = 100 mHf = 64 Hz
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) = 122/(s(s + 8)(s + 9)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 122/(s(s + 8)(s + 9))
GM = dB