1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (s + 25)/(s² + 10s + 25) の f(t) を求め、f(0.2) を計算せよ。
F(s) = (s + 25)/(s² + 10s + 25)t = 0.2 s
f(0.2) =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = 1、y′(0) = 9 の条件で y″ + 8y′ + 15y = 0 を解き、y(0.25) を求めよ。
y″ + 8y′ + 15y = 0y(0) = 1y′(0) = 9t = 0.25 s
y(0.25) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 23/(s + 7) を、センサのゲインが H = 0.25 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 24 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 23/(s + 7)H = 0.25R = 24
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) = 7/(s + 8) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 10 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.875 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 7/(s + 8)D = 10css ≤ 0.875
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 110/(s² + 6s + 55) 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) = 110/(s² + 6s + 55)
%OS = %
6.ステップ応答むずかしい
R = 36 Ω、L = 20 mH、C = 22 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。 コンデンサ電圧のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
R = 36 ΩL = 20 mHC = 22 µFV = 5 V
%OS = %
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 + 2)(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 + 2)(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
ループ L(s) = K/(s(s + 4)(s + 5)) について、閉ループ極を s = −1.5 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 5))s = −1.5
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 2.5/(5s + 1) を、比例ゲイン K = 9 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) = 2.5/(5s + 1)K = 9
ess = %
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 5 + 10/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/((s + 2)(s + 10)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 2t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 5 + 10/sG(s) = 2/((s + 2)(s + 10))r(t) = 2t
ess =
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 0.5 rad/s における G(s) = 40(s + 16)/(s(s + 3)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 40(s + 16)/(s(s + 3))ω = 0.5 rad/s
∠G(jω) = °
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 + 10)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 40/(s(s + 10))
PM = °