1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (s + 11)/(s² + 4s + 40) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.1) を計算せよ。
F(s) = (s + 11)/(s² + 4s + 40)t = 0.1 s
f(0.1) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 6y′ + 5y = 10·u(t) に従い、y(0) = 1、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 5 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.25) を求めよ。
y″ + 6y′ + 5y = 10·u(t)y(0) = 1y′(0) = 0u(t) = 5t = 0.25 s
y(0.25) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 40/(s + 10) を、センサのゲインが H = 0.1 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) = 40/(s + 10)H = 0.1
τ = s
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K が、プラント G(s) = 9/(s + 5) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 5 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 1.8 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 9/(s + 5)D = 5css ≤ 1.8
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 38/(s² + 10s + 38) で、単位ステップ入力を受ける。 減衰比 ζ を求めよ。
G(s) = 38/(s² + 10s + 38)
ζ =
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 15 % で、最初のピークは t = 0.5 s に現れる。固有角周波数 ωn を求めよ。
%OS = 15 %tp = 0.5 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 + 2)(s + 10)) 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(s + 2)(s + 10))
Kmax =
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 + 3)(s + 8)) 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 + 3)(s + 8))s = −0.5
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
単位フィードバックのループで G(s) = K/((s + 2)(s + 4)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 4 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 2)(s + 4))ess = 4 %
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 2 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/(s(s + 4)) を制御しています。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 10/(s(s + 4))K = 2
tp = 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 = 1 kΩ, C = 2.2 nF です。140 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 = 1 kΩC = 2.2 nFf = 140 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) = 88/(s(s + 4)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 88/(s(s + 4))
ωc = rad/s