1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 7)/(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) = (3s + 7)/(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) = 7、y′(0) = 4 の条件で y″ + 9y′ + 20y = 0 を解き、y(0.1) を求めよ。
y″ + 9y′ + 20y = 0y(0) = 7y′(0) = 4t = 0.1 s
y(0.1) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 9/(s + 3) には、ゲイン H₁ = 4 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 = 14 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) = 9/(s + 3)H₁ = 4K = 14
T(0) =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 64/(s(s + 12)) を、センサのゲイン H = 1 の負帰還ループに入れる。閉ループの極は複素数である。 その実部 σ を求めよ。
G(s) = 64/(s(s + 12))H = 1
σ =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 43.5/(s² + 4s + 87) 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) = 43.5/(s² + 4s + 87)
tp = s
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 180/(s(s + 8)) である。ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、閉ループのステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 180/(s(s + 8))
ts = s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
単位フィードバックのループで L(s) = K/((s + 3)(s + 4)(s + 5))、K > 0 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 + 3)(s + 4)(s + 5))
Kmax =
8.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡むずかしい
単位フィードバックのループで L(s) = K(s + 10)/(s(s + 1)(s + 2)) です。根軌跡の漸近線が実軸と交わる点 σa を求めなさい。
L(s) = K(s + 10)/(s(s + 1)(s + 2))
σa =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 2t が、G(s) = 20(s + 4)/(s(s + 2)(s + 5)) 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) = 20(s + 4)/(s(s + 2)(s + 5))r(t) = 2t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/(s(s + 10)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.5 にするゲイン K を求めなさい。
G(s) = 5/(s(s + 10))ζ = 0.5
K =
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。18 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 = 18 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) = K/(s(s + 4)(s + 5)) である。 ゲイン余裕が 8 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 5))GM = 8 dB
K =