1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (5s + 20)/(s² + 9s + 18) である。その逆変換は f(t) = A·e−3t + B·e−6t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (5s + 20)/(s² + 9s + 18)
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) = −10、y′(0) = 6 の条件で y″ + 11y′ + 30y = 0 を解き、y(0.2) を求めよ。
y″ + 11y′ + 30y = 0y(0) = −10y′(0) = 6t = 0.2 s
y(0.2) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/((s + 1)(s + 9)) 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 + 1)(s + 9))単位負帰還
K =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 36/(s(s + 7)) 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) = 36/(s(s + 7))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) = 156/(s² + 8s + 52) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 156/(s² + 8s + 52)
tp = s
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 0.5 kg のおもりが、ばね定数 k = 200 N/m のばねと粘性ダンパ c = 2 N·s/m にぶら下がっている(m·x″ + c·x′ + k·x = F)。平衡状態で静止しているところに、一定の力 F = 5 N を突然加える。 減衰比 ζ を求めよ。
m = 0.5 kgk = 200 N/mc = 2 N·s/mF = 5 N
ζ =
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは正帰還で、L(s) = 5/(s(s + 1)(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) = 5/(s(s + 1)(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
ループ L(s) = K/(s(s + 2)(s + 10)) について、閉ループ極を s = −0.5 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 2)(s + 10))s = −0.5
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 5)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 5t に定常偏差 0.02 で追従しなければなりません。ゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/(s(s + 5))r(t) = 5tess = 0.02
K =
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) = 5/(s + 1) を制御しています。閉ループは ωₙ = 4 rad/s、ζ = 0.8 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 5/(s + 1)ωₙ = 4 rad/sζ = 0.8
Ki =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の直列 RLC バンドパスフィルタでは、出力は R = 1 Ω の両端でとり、L = 10 mH、C = 4.7 µF である。 中心(共振)周波数 f0 を Hz で求めよ。
R = 1 ΩL = 10 mHC = 4.7 µF
f0 = Hz
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) = 200/(s(s + 5)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 200/(s(s + 5))
ωc = rad/s