1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 25/(s(s + 1)(s + 4)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.75) を計算せよ。
F(s) = 25/(s(s + 1)(s + 4))t = 0.75 s
f(0.75) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 3y′ + 2y = 2·u(t) に従い、y(0) = 6、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 2 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.75) を求めよ。
y″ + 3y′ + 2y = 2·u(t)y(0) = 6y′(0) = 0u(t) = 2t = 0.75 s
y(0.75) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 40/(s + 2) を、センサのゲインが H = 0.1 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 5 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 40/(s + 2)H = 0.1R = 5
css =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 32/(s(s + 7)) を、センサのゲイン H = 2 の負帰還ループに入れる。閉ループの極は複素数である。 その虚部 ωd(正の値)を rad/s で求めよ。
G(s) = 32/(s(s + 7))H = 2
ωd = rad/s
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 150/(s² + 5s + 50) で、単位ステップ入力を受ける。 減衰比 ζ を求めよ。
G(s) = 150/(s² + 5s + 50)
ζ =
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 4.3 % にしたい。減衰比 ζ を求めよ。
%OS = 4.3 %
ζ =
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 + 3)(s + 8)) 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 + 3)(s + 8))
Kmax =
8.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡むずかしい
単位フィードバックのループで L(s) = K(s + 10)/(s(s + 6)(s + 3)) です。根軌跡の漸近線が実軸と交わる点 σa を求めなさい。
L(s) = K(s + 10)/(s(s + 6)(s + 3))
σa =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
単位フィードバックのループで G(s) = K/((s + 2)(s + 4)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 20 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 2)(s + 4))ess = 20 %
K =
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) = 4/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 4 rad/s、ζ = 0.6 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 4/(s + 2)ωₙ = 4 rad/sζ = 0.6
Ki =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ローパスフィルタ は R = 22 kΩ, C = 47 nF です。77 Hz 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 = 22 kΩC = 47 nFf = 77 Hz
|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) = 72/(s(s + 8)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 72/(s(s + 8))
ωc = rad/s