1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (6s + 31)/(s² + 14s + 48) である。その逆変換は f(t) = A·e−6t + B·e−8t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (6s + 31)/(s² + 14s + 48)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = 2、y′(0) = 5 の条件で y″ + 6y′ + 8y = 0 を解き、y(0.25) を求めよ。
y″ + 6y′ + 8y = 0y(0) = 2y′(0) = 5t = 0.25 s
y(0.25) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 8/(s + 4) には、ゲイン H₁ = 0.5 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 = 18 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) = 8/(s + 4)H₁ = 0.5K = 18
T(0) =
4.ブロック線図むずかしい
G₁ = 15/(s + 4)、G₂ = 7/(s + 7)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 0.5、外側の負帰還 H₂ = 0.1 のブロック線図を簡単にせよ。C(s)/R(s) の直流ゲイン T(0) を求めよ。
G₁ = 15/(s + 4)G₂ = 7/(s + 7)H₁ = 0.5H₂ = 0.1
T(0) =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 186/(s² + 4s + 62) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 186/(s² + 4s + 62)
%OS = %
6.ステップ応答むずかしい
R = 14 Ω、L = 10 mH、C = 2 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 24 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 = 14 ΩL = 10 mHC = 2 µFV = 24 V
%OS = %
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
制御対象 G(s) = (s + 10)/((s − 3)(s + 2)) は s = 3 に不安定な極をもちます。比例ゲイン K で、その周りに単位フィードバックのループを組みます。閉ループが安定になる最小のゲイン Kmin を求めなさい。
G(s) = (s + 10)/((s − 3)(s + 2))
Kmin =
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 + 4)) の根軌跡を示します。2 つの閉ループ極が実軸上で一致する分岐点 sb でのゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/((s + 2)(s + 4))
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 5t が、G(s) = 50(s + 2)/(s(s + 1)) 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) = 50(s + 2)/(s(s + 1))r(t) = 5t
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 + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 5 rad/s、ζ = 1 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 10/(s + 2)ωₙ = 5 rad/sζ = 1
Kp =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RL ローパスフィルタ は R = 100 Ω, L = 10 mH です。6.4 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 = 100 ΩL = 10 mHf = 6.4 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 + 5)(s + 9)) である。 ゲイン余裕が 8 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 5)(s + 9))GM = 8 dB
K =