1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (5s + 4)/(s² + 4s + 4) の f(t) を求め、f(0.2) を計算せよ。
F(s) = (5s + 4)/(s² + 4s + 4)t = 0.2 s
f(0.2) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 4y′ + 3y = 3u′ + 10u で表される(入力 u(t)、出力 y(t))。その伝達関数 G(s) = Y(s)/U(s)(初期条件はゼロ)を求め、t = 0.6 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.6) を求めよ。
y″ + 4y′ + 3y = 3u′ + 10ut = 0.6 s
g(0.6) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 16/(s(s + 8)) である。基準入力はランプ r(t) = 5·t である。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 16/(s(s + 8))r(t) = 5·t
ess =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 18 が、プラント G(s) = 9/(s + 4) を単位負帰還ループで駆動する。外乱 D はプラントの入力に加わる(コントローラの出力に加算される)。 R = 0 のとき、大きさ 2 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 18G(s) = 9/(s + 4)D = 2R = 0
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 66/(s² + 6s + 33) 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) = 66/(s² + 6s + 33)
%OS = %
6.ステップ応答むずかしい
R = 45 Ω、L = 200 mH、C = 100 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 10 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 = 45 ΩL = 200 mHC = 100 µFV = 10 V
%OS = %
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
単位フィードバックのループで L(s) = K(s + 6)/(s(s + 1)(s + 2))、K > 0 です。閉ループが安定となる最大のゲイン Kmax を求めなさい。
L(s) = K(s + 6)/(s(s + 1)(s + 2))
Kmax =
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 + 5)(s + 6)) の根軌跡は、s = 0 と s = −5 の間で実軸から離れます。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 5)(s + 6))
sb =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 3t が、G(s) = 20(s + 2)/(s(s + 1)(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) = 20(s + 2)/(s(s + 1)(s + 5))r(t) = 3t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 2 + 4/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/((s + 4)(s + 10)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 5t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 2 + 4/sG(s) = 5/((s + 4)(s + 10))r(t) = 5t
ess =
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 20 rad/s における G(s) = 28(s + 15)/(s(s + 16)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 28(s + 15)/(s(s + 16))ω = 20 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) = 8/(s(s + 2)(s + 5)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 8/(s(s + 2)(s + 5))
GM = dB