1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 25/(s(s + 2)(s + 5)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.6) を計算せよ。
F(s) = 25/(s(s + 2)(s + 5))t = 0.6 s
f(0.6) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 7y′ + 10y = 30·u(t) に従い、y(0) = 1、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 10 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.4) を求めよ。
y″ + 7y′ + 10y = 30·u(t)y(0) = 1y′(0) = 0u(t) = 10t = 0.4 s
y(0.4) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/((s + 10)(s + 12)) を単位負帰還ループに入れる。閉ループが臨界減衰(等しい 2 つの実数極)になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/((s + 10)(s + 12))単位負帰還
K =
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) = 4/(s + 10) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 0.5 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.004 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 4/(s + 10)D = 0.5css ≤ 0.004
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 99/(s² + 16s + 99) で、単位ステップ入力を受ける。 固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
G(s) = 99/(s² + 16s + 99)
ωn = rad/s
6.ステップ応答むずかしい
R = 57 Ω、L = 20 mH、C = 1 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。 コンデンサ電圧のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
R = 57 ΩL = 20 mHC = 1 µFV = 12 V
%OS = %
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 = 48、L(s) = K/(s(s + 2)(s + 10)) 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 + 2)(s + 10))K = 48
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 + 10)/(s(s + 7)) の根軌跡は、s = 0 と s = −7 の間で実軸から離れ、円を描いて零点の左側で再び実軸に戻ります。合流点 si を求めなさい。
L(s) = K(s + 10)/(s(s + 7))
si =
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 + 5)) 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 + 5))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) = 2/(s + 1) を制御しています。閉ループは ωₙ = 3 rad/s、ζ = 0.5 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 2/(s + 1)ωₙ = 3 rad/sζ = 0.5
Ki =
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 = 10 Ω の両端でとり、L = 2 mH、C = 1 µF である。 −3 dB 帯域幅 BW を Hz で求めよ。
R = 10 ΩL = 2 mHC = 1 µF
BW = Hz
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 + 2)(s + 4)) である。 ゲイン余裕が 12 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 2)(s + 4))GM = 12 dB
K =