1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (2s + 25)/(s² + 8s + 16) の f(t) を求め、f(0.5) を計算せよ。
F(s) = (2s + 25)/(s² + 8s + 16)t = 0.5 s
f(0.5) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 8y′ + 15y = 60·u(t) に従い、y(0) = 5、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 5 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.2) を求めよ。
y″ + 8y′ + 15y = 60·u(t)y(0) = 5y′(0) = 0u(t) = 5t = 0.2 s
y(0.2) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 25/(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。 閉ループの時定数 τ を求めよ。
G(s) = 25/(s + 7)H = 0.25
τ = s
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/(s(s + 3)(s + 8)) を単位負帰還ループに入れる。 ラウス・フルビッツの安定判別法を用いて、閉ループが安定となる最大のゲイン Kmax を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 3)(s + 8))単位負帰還
Kmax =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 50/(s² + 3s + 50) で、単位ステップ入力を受ける。 極は s = σ ± jωd である。その実部 σ を求めよ。
G(s) = 50/(s² + 3s + 50)
σ =
6.ステップ応答むずかしい
R = 126 Ω、L = 50 mH、C = 2 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 10 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。 減衰のない固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
R = 126 ΩL = 50 mHC = 2 µFV = 10 V
ωn = rad/s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは K = 21、L(s) = K/(s(s + 3)(s + 4)) で動作しています。閉ループが不安定になるまでに、ゲインを何倍まで上げられますか。倍率 m を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 4))K = 21
m =
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 + 1)(s + 2)(s + 4)) の根軌跡を描きました。軌跡が虚軸と交わる周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/((s + 1)(s + 2)(s + 4))
ω = rad/s
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 + 1)(s + 4)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 25 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 1)(s + 4))ess = 25 %
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) = 5/(s + 1) を制御しています。閉ループは ωₙ = 3 rad/s、ζ = 0.7 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 5/(s + 1)ωₙ = 3 rad/sζ = 0.7
Kp =
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 = 10 kΩ, C = 1 nF です。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 = 10 kΩC = 1 nFf = 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) = K/(s(s + 5)(s + 6)) である。 ゲイン余裕が 2 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 5)(s + 6))GM = 2 dB
K =