1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 30/(s(s + 1)(s + 6)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.75) を計算せよ。
F(s) = 30/(s(s + 1)(s + 6))t = 0.75 s
f(0.75) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 6y′ + 18y = 3u′ + 3u 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 = 0.25 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.25) を求めよ。
y″ + 6y′ + 18y = 3u′ + 3ut = 0.25 s
g(0.25) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 3/(s + 6) には、ゲイン H₁ = 4 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 = 6 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) = 3/(s + 6)H₁ = 4K = 6
T(0) =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 20 が、プラント G(s) = 1/(s + 9) 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)。 大きさ 5 の基準ステップと大きさ 5 の外乱ステップを同時に加える。定常出力 css を求めよ。
K = 20G(s) = 1/(s + 9)D = 5R = 5
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 39/(s² + 5s + 39) 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) = 39/(s² + 5s + 39)
%OS = %
6.ステップ応答むずかしい
R = 19 Ω、L = 100 mH、C = 100 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 12 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。 電圧の最初のピークの時刻 tp を ms で求めよ。
R = 19 ΩL = 100 mHC = 100 µFV = 12 V
tp = ms
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 + 7)/(s(s + 2)(s + 3))、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 + 7)/(s(s + 2)(s + 3))
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 + 3)(s + 5)(s + 6)(s + 10)) 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 + 3)(s + 5)(s + 6)(s + 10))
σa =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 10 + 4t(ステップとランプの和)が、G(s) = 4/(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) = 4/(s(s + 1)(s + 10))r(t) = 10 + 4t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 4 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/(s(s + 1)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.5 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 4/(s(s + 1))Kp = 4ζ = 0.5
Kd = s
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ハイパスフィルタ は R = 47 kΩ, C = 1 nF です。6.8 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 = 47 kΩC = 1 nFf = 6.8 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) = 566/(s(s + 7)(s + 9)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 566/(s(s + 7)(s + 9))
GM = dB