1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (6s + 7)/(s² + 5s + 4) である。その逆変換は f(t) = A·e−t + B·e−4t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (6s + 7)/(s² + 5s + 4)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 6y′ + 5y = 15·u(t) に従う。系は静止状態(y(0) = 0、y′(0) = 0)から始まり、入力は t ≥ 0 で大きさ 10 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.4) を求めよ。
y″ + 6y′ + 5y = 15·u(t)u(t) = 10y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.4 s
y(0.4) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 6/(s + 8) 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) = 6/(s + 8)H = 0.5
τ = s
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 68/(s(s + 9)) 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。 その虚部 ωd(正の値)を rad/s で求めよ。
G(s) = 68/(s(s + 9))H = 1
ωd = rad/s
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 97/(s² + 10s + 97) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 97/(s² + 10s + 97)
tp = s
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 100/(s(s + 5)) である。ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、閉ループのステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 100/(s(s + 5))
ts = s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは負帰還で、L(s) = 165/(s(s + 1)(s + 10)) 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) = 165/(s(s + 1)(s + 10))
N =
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(s + 6)) の根軌跡を示します。閉ループ極の減衰比が ζ = 0.5 となるゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 6))ζ = 0.5
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 4/(0.5s + 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/(0.5s + 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) = 10/(s + 5) を制御しています。閉ループは ωₙ = 8 rad/s、ζ = 0.7 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 10/(s + 5)ωₙ = 8 rad/sζ = 0.7
Ki =
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 5 rad/s における G(s) = 47(s + 11)/(s(s + 1)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 47(s + 11)/(s(s + 1))ω = 5 rad/s
∠G(jω) = °
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 + 1)(s + 8)) である。 ゲイン余裕が 4 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 1)(s + 8))GM = 4 dB
K =