1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (5s + 12)/(s² + 6s + 9) の f(t) を求め、f(0.1) を計算せよ。
F(s) = (5s + 12)/(s² + 6s + 9)t = 0.1 s
f(0.1) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 6y′ + 8y = 48·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 2 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.6) を求めよ。
y″ + 6y′ + 8y = 48·u(t)u(t) = 2y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.6 s
y(0.6) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 9(s + 4)/((s + 6)(s + 7)) である。基準入力に大きさ 2 のステップを加える。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 9(s + 4)/((s + 6)(s + 7))R = 2
ess =
4.ブロック線図むずかしい
G₁ = 3/(s + 3)、G₂ = 6/(s + 4)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 4、外側の負帰還 H₂ = 1 のブロック線図を簡単にせよ。C(s)/R(s) の直流ゲイン T(0) を求めよ。
G₁ = 3/(s + 3)G₂ = 6/(s + 4)H₁ = 4H₂ = 1
T(0) =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 90/(s² + 7s + 90) 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) = 90/(s² + 7s + 90)
ωn = rad/s
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = K/(s(s + 6)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 2 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 6))%OS = 2 %
K =
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
単位フィードバックのループで L(s) = K(s + 9)/(s(s + 3)(s + 4))、K > 0 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 + 9)/(s(s + 3)(s + 4))
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 + 7)/(s(s + 3)) の根軌跡は、s = 0 と s = −3 の間で実軸から離れ、円を描いて零点の左側で再び実軸に戻ります。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K(s + 7)/(s(s + 3))
sb =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 2t が、G(s) = 50/(s(s + 1)(s + 10)) 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) = 50/(s(s + 1)(s + 10))r(t) = 2t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = Kp + Ki/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/(s + 1) を制御しています。閉ループは ωₙ = 3 rad/s、ζ = 1 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 5/(s + 1)ωₙ = 3 rad/sζ = 1
Ki =
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 = 220 Ω, L = 4.7 mH です。37 kHz の正弦波入力が加えられます。 ゲイン |H| = |vout/vin| を dB で求めよ。
R = 220 ΩL = 4.7 mHf = 37 kHz
|H| = 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) = 12/(s(s + 3)(s + 5)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 12/(s(s + 3)(s + 5))
ω180 = rad/s