1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 30/(s(s + 2)(s + 3)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.3) を計算せよ。
F(s) = 30/(s(s + 2)(s + 3))t = 0.3 s
f(0.3) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 10y′ + 24y = 3u′ + 16u 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″ + 10y′ + 24y = 3u′ + 16ut = 0.1 s
g(0.1) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 2/(s + 7) には、ゲイン H₁ = 3 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 = 3 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) = 2/(s + 7)H₁ = 3K = 3
T(0) =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 34/(s(s + 2)) を、センサのゲイン H = 1 の負帰還ループに入れる。閉ループの極は複素数である。 その実部 σ を求めよ。
G(s) = 34/(s(s + 2))H = 1
σ =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 8/(s² + s + 4) 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) = 8/(s² + s + 4)
σ =
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 + 4)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 5 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 4))%OS = 5 %
K =
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 + 4)(s + 8)) です。ゲインを上げていくと、閉ループが安定限界に達します。持続振動の周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 8))
ω = rad/s
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 + 2)(s + 5)(s + 6)) 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 + 2)(s + 5)(s + 6))
ω = rad/s
9.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 4/(10s + 1) を、比例ゲイン K = 20 で単位フィードバックのループにより制御します。ステップ入力に対する定常偏差 ess を、ステップの大きさに対する百分率で求めなさい。
G(s) = 4/(10s + 1)K = 20
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) = 2/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 10 rad/s、ζ = 0.5 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 2/(s + 2)ωₙ = 10 rad/sζ = 0.5
Kp =
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 = 20 Ω の両端でとり、L = 5 mH、C = 0.47 µF である。 Q 値 Q を求めよ。
R = 20 ΩL = 5 mHC = 0.47 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) = 21/(s(s + 10)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 21/(s(s + 10))
ωc = rad/s