1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (2s + 32)/(s² + 4s + 20) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.4) を計算せよ。
F(s) = (2s + 32)/(s² + 4s + 20)t = 0.4 s
f(0.4) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 5y′ + 4y = 16·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) = 4 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.4) を求めよ。
y″ + 5y′ + 4y = 16·u(t)y(0) = 6y′(0) = 0u(t) = 4t = 0.4 s
y(0.4) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 16/(s + 9) を、センサのゲインが H = 0.5 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) = 16/(s + 9)H = 0.5
τ = s
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K が、プラント G(s) = 6/(s + 5) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 1 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.012 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 6/(s + 5)D = 1css ≤ 0.012
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 180/(s² + 11s + 90) で、単位ステップ入力を受ける。 ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、ステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 180/(s² + 11s + 90)
ts = 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 + 16)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 25 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 16))%OS = 25 %
K =
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは負帰還で、L(s) = 45/(s(s + 1)(s + 5)) です。右半平面にある閉ループ極の個数 N はいくつですか。
L(s) = 45/(s(s + 1)(s + 5))
N =
8.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡むずかしい
ループ L(s) = K/(s(s + 4)(s + 6)) について、閉ループ極を s = −2.5 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 6))s = −2.5
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 1/(10s + 1) を、比例ゲイン K = 4 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) = 1/(10s + 1)K = 4
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) = 5/(s(s + 4)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.707 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 5/(s(s + 4))Kp = 4ζ = 0.707
Kd = s
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 = 2.2 kΩ, C = 47 nF です。15 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 = 2.2 kΩC = 47 nFf = 15 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 + 3)(s + 4)) である。 ゲイン余裕が 15 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 4))GM = 15 dB
K =