1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 37)/(s² + 8s + 32) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.1) を計算せよ。
F(s) = (3s + 37)/(s² + 8s + 32)t = 0.1 s
f(0.1) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 6y′ + 5y = 10·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 2 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 = 10·u(t)u(t) = 2y(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) = K/(s(s + 7)) 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(s + 7))単位負帰還
K =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 14/(s(s + 5)) 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) = 14/(s(s + 5))H = 1
σ =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 81/(s² + 6s + 27) 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) = 81/(s² + 6s + 27)
σ =
6.ステップ応答むずかしい
R = 8 Ω、L = 20 mH、C = 100 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。 減衰のない固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
R = 8 ΩL = 20 mHC = 100 µFV = 12 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 = 384、L(s) = K/(s(s + 6)(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 + 6)(s + 10))K = 384
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(s + 4)) 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 + 4))ζ = 0.5
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 4t が、G(s) = 5(s + 4)/(s(s + 4)(s + 5)) の単位フィードバックのループに加えられます。定常偏差 ess を求めなさい。
G(s) = 5(s + 4)/(s(s + 4)(s + 5))r(t) = 4t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 50 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/(s(s + 6)) を制御しています。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 4/(s(s + 6))K = 50
%OS = %
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 15 rad/s における G(s) = 25(s + 10)/(s(s + 3)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 25(s + 10)/(s(s + 3))ω = 15 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) = 30/(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) = 30/(s(s + 10))
ωc = rad/s