1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (5s + 25)/(s² + 8s + 32) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.1) を計算せよ。
F(s) = (5s + 25)/(s² + 8s + 32)t = 0.1 s
f(0.1) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 5y′ + 6y = 15·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 1 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.25) を求めよ。
y″ + 5y′ + 6y = 15·u(t)u(t) = 1y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.25 s
y(0.25) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 3/(s + 8) には、ゲイン H₁ = 0.5 の内側(マイナー)の負帰還ループがある。コントローラのゲイン K = 11 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの直流ゲイン T(0) を求めよ。
G(s) = 3/(s + 8)H₁ = 0.5K = 11
T(0) =
4.ブロック線図むずかしい
G₁ = 19/(s + 4)、G₂ = 10/(s + 8)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 0.5、外側の負帰還 H₂ = 0.25 のブロック線図を簡単にせよ。C(s)/R(s) の直流ゲイン T(0) を求めよ。
G₁ = 19/(s + 4)G₂ = 10/(s + 8)H₁ = 0.5H₂ = 0.25
T(0) =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 7/(s² + s + 7) で、単位ステップ入力を受ける。 減衰比 ζ を求めよ。
G(s) = 7/(s² + s + 7)
ζ =
6.ステップ応答むずかしい
R = 71 Ω、L = 50 mH、C = 10 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 12 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 = 71 ΩL = 50 mHC = 10 µFV = 12 V
%OS = %
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
L(s) = K/(s(s + 2)(s + 5)) の根軌跡は、s = 0 と s = −2 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 + 2)(s + 5))
sb =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 10 + 5t(ステップとランプの和)が、G(s) = 2(s + 1)/(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) = 2(s + 1)/(s(s + 1)(s + 10))r(t) = 10 + 5t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 20 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/(s(s + 8)) を制御しています。 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) = 4/(s(s + 8))K = 20
ts = s
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ハイパスフィルタ は R = 1 kΩ, C = 4.7 nF です。17 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 = 4.7 nFf = 17 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) = K/(s(s + 1)(s + 4)) である。 ゲイン余裕が 2 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 1)(s + 4))GM = 2 dB
K =