1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (2s + 36)/(s² + 6s + 18) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.2) を計算せよ。
F(s) = (2s + 36)/(s² + 6s + 18)t = 0.2 s
f(0.2) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 6y′ + 8y = 4·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(0.6) を求めよ。
y″ + 6y′ + 8y = 4·u(t)u(t) = 2y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.6 s
y(0.6) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 20/(s + 4) 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) = 20/(s + 4)H = 0.5
τ = s
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 58/(s(s + 6)) を、センサのゲイン H = 0.5 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) = 58/(s(s + 6))H = 0.5
ωd = rad/s
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 56/(s² + 4s + 56) 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) = 56/(s² + 4s + 56)
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 + 8)) 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 + 8))%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) = 486/(s(s + 3)(s + 6)) 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) = 486/(s(s + 3)(s + 6))
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 + 7)(s² + 8s + 32)) について、上半平面にある複素極からの根軌跡の出発角 θd を、正の実軸から測って求めなさい。
L(s) = K/((s + 7)(s² + 8s + 32))
θd = °
9.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 5/(5s + 1) を、比例ゲイン K = 5 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) = 5/(5s + 1)K = 5
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) = 2/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 5 rad/s、ζ = 0.6 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 2/(s + 2)ωₙ = 5 rad/sζ = 0.6
Kp =
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 = 22 kΩ, C = 100 nF です。290 Hz の正弦波入力が加えられます。 vin に対する vout の位相のずれ φ を度で求めよ。
R = 22 kΩC = 100 nFf = 290 Hz
φ = °
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) = 50/(s(s + 5)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 50/(s(s + 5))
PM = °