1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (s + 13)/(s² + 6s + 8) である。その逆変換は f(t) = A·e−2t + 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) = (s + 13)/(s² + 6s + 8)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 7y′ + 12y = 72·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 5 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.2) を求めよ。
y″ + 7y′ + 12y = 72·u(t)u(t) = 5y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.2 s
y(0.2) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 10/(s(s + 10)) である。基準入力はランプ r(t) = 10·t である。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 10/(s(s + 10))r(t) = 10·t
ess =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 16 が、プラント G(s) = 7/(s + 5) 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)。 大きさ 1 の基準ステップと大きさ 1 の外乱ステップを同時に加える。定常出力 css を求めよ。
K = 16G(s) = 7/(s + 5)D = 1R = 1
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 120/(s² + 8s + 40) 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) = 120/(s² + 8s + 40)
σ =
6.ステップ応答むずかしい
零点をもたない 2 次系のステップ応答で、オーバーシュートは 25 % で、最初のピークは t = 0.25 s に現れる。固有角周波数 ωn を求めよ。
%OS = 25 %tp = 0.25 s
ωn = rad/s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 3)(s + 8)) です。ゲインを上げていくと、閉ループが安定限界に達します。持続振動の周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 8))
ω = rad/s
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 + 6)(s + 10)) 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 + 6)(s + 10))
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 4t が、G(s) = 4/(s(s + 1)(s + 10)) 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) = 4/(s(s + 1)(s + 10))r(t) = 4t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 10 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/(s(s + 1)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.707 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 5/(s(s + 1))Kp = 10ζ = 0.707
Kd = s
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 = 47 kΩ, C = 47 nF です。360 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 = 47 kΩC = 47 nFf = 360 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) = 34/(s(s + 2)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 34/(s(s + 2))
PM = °