1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 25/(s(s + 2)(s + 3)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.4) を計算せよ。
F(s) = 25/(s(s + 2)(s + 3))t = 0.4 s
f(0.4) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 7y′ + 10y = 17u 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 = 0.1 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.1) を求めよ。
y″ + 7y′ + 10y = 17ut = 0.1 s
g(0.1) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 5/(s + 6) には、ゲイン H₁ = 0.5 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 = 8 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) = 5/(s + 6)H₁ = 0.5K = 8
T(0) =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 30 が、プラント G(s) = 2/(s + 7) 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 0.5 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 30G(s) = 2/(s + 7)D = 0.5R = 0
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 48/(s² + 7s + 48) で、単位ステップ入力を受ける。 固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
G(s) = 48/(s² + 7s + 48)
ωn = rad/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、オーバーシュートを 8 % にしたい。減衰比 ζ を求めよ。
%OS = 8 %
ζ =
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
制御対象 G(s) = (s + 5)/((s − 1)(s + 1)) は s = 1 に不安定な極をもちます。比例ゲイン K で、その周りに単位フィードバックのループを組みます。閉ループが安定になる最小のゲイン Kmin を求めなさい。
G(s) = (s + 5)/((s − 1)(s + 1))
Kmin =
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 + 2)) の根軌跡を示します。閉ループ極の減衰比が ζ = 0.6 となるゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 2))ζ = 0.6
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 0.5·t²/2 が、G(s) = 5(s + 1)/(s²(s + 1)) 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 + 1)/(s²(s + 1))r(t) = 0.5·t²/2
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 2 + 10/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 20/((s + 4)(s + 5)) 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) = 2 + 10/sG(s) = 20/((s + 4)(s + 5))r(t) = 2t
ess =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の直列 RLC バンドパスフィルタでは、出力は R = 5 Ω の両端でとり、L = 20 mH、C = 4.7 µF である。 Q 値 Q を求めよ。
R = 5 ΩL = 20 mHC = 4.7 µF
Q =
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) = 20/(s(s + 10)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 20/(s(s + 10))
PM = °