1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 20)/(s² + 8s + 41) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.25) を計算せよ。
F(s) = (3s + 20)/(s² + 8s + 41)t = 0.25 s
f(0.25) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 11y′ + 30y = 2u′ + 16u 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 = 0.3 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.3) を求めよ。
y″ + 11y′ + 30y = 2u′ + 16ut = 0.3 s
g(0.3) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 7/(s + 9) を、センサのゲインが H = 0.5 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) = 7/(s + 9)H = 0.5
τ = s
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/(s(s + 5)(s + 8)) を単位負帰還ループに入れる。 ラウス・フルビッツの安定判別法を用いて、閉ループが安定となる最大のゲイン Kmax を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 5)(s + 8))単位負帰還
Kmax =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 5/(s² + s + 5) 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) = 5/(s² + s + 5)
%OS = %
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 30 % で、最初のピークは t = 0.1 s に現れる。固有角周波数 ωn を求めよ。
%OS = 30 %tp = 0.1 s
ωn = rad/s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
制御対象 G(s) = (s + 4)/((s − 2)(s + 2)) は s = 2 に不安定な極をもちます。比例ゲイン K で、その周りに単位フィードバックのループを組みます。閉ループが安定になる最小のゲイン Kmin を求めなさい。
G(s) = (s + 4)/((s − 2)(s + 2))
Kmin =
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 + 1)(s + 7)) 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 + 1)(s + 7))
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 + 4)(s + 10)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 20 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 4)(s + 10))ess = 20 %
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 5 + 10/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/((s + 1)(s + 10)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 2t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 5 + 10/sG(s) = 4/((s + 1)(s + 10))r(t) = 2t
ess =
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 = 20 Ω の両端でとり、L = 10 mH、C = 0.22 µF である。 Q 値 Q を求めよ。
R = 20 ΩL = 10 mHC = 0.22 µF
Q =
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) = 480/(s(s + 8)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 480/(s(s + 8))
PM = °