1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 26/(s² + 7s + 12) である。その逆変換は f(t) = A·e−3t + B·e−4t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = 26/(s² + 7s + 12)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 2y′ + 26y = 4u′ + 8u 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′ + 26y = 4u′ + 8ut = 0.75 s
g(0.75) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 8/(s + 7) には、ゲイン H₁ = 5 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 = 19 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) = 8/(s + 7)H₁ = 5K = 19
T(0) =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 18 が、プラント G(s) = 6/(s + 5) 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 1 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 18G(s) = 6/(s + 5)D = 1R = 0
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 40/(s² + 6s + 40) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 40/(s² + 6s + 40)
%OS = %
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 25 % で、最初のピークは t = 0.25 s に現れる。固有角周波数 ωn を求めよ。
%OS = 25 %tp = 0.25 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 + 1)(s + 10)) です。ゲインを上げていくと、閉ループが安定限界に達します。持続振動の周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 1)(s + 10))
ω = rad/s
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 + 8)) の根軌跡を示します。閉ループ極の減衰比が ζ = 0.8 となるゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 8))ζ = 0.8
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 4/(2s + 1) を、比例ゲイン K = 20 で単位フィードバックのループにより制御します。ステップ入力に対する定常偏差 ess を、ステップの大きさに対する百分率で求めなさい。
G(s) = 4/(2s + 1)K = 20
ess = %
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 2 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/(s(s + 4)) 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) = 10/(s(s + 4))K = 2
%OS = %
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 2 rad/s における G(s) = 1197/((s + 7)(s + 19)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 1197/((s + 7)(s + 19))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) = 14/(s(s + 1)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 14/(s(s + 1))
PM = °