1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 35/(s(s + 3)(s + 6)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.25) を計算せよ。
F(s) = 35/(s(s + 3)(s + 6))t = 0.25 s
f(0.25) =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = 4、y′(0) = −15 の条件で y″ + 6y′ + 5y = 0 を解き、y(0.4) を求めよ。
y″ + 6y′ + 5y = 0y(0) = 4y′(0) = −15t = 0.4 s
y(0.4) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/((s + 4)(s + 5)) 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 + 4)(s + 5))単位負帰還
K =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/((s + 4)(s + 7)(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 + 4)(s + 7)(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) = 40/(s² + 10s + 40) で、単位ステップ入力を受ける。 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) = 40/(s² + 10s + 40)
ts = s
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 4 kg のおもりが、ばね定数 k = 200 N/m のばねと粘性ダンパ c = 6 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 = 25 N を突然加える。 最大変位 xmax を mm で求めよ。
m = 4 kgk = 200 N/mc = 6 N·s/mF = 25 N
xmax = mm
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 + 10)/((s − 4)(s + 5)) は s = 4 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 + 10)/((s − 4)(s + 5))
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(s + 4)) の根軌跡を示します。閉ループ極の減衰比が ζ = 0.707 となるゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 4))ζ = 0.707
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 3t が、G(s) = 5(s + 1)/(s(s + 1)(s + 2)) 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) = 5(s + 1)/(s(s + 1)(s + 2))r(t) = 3t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 4 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/(s(s + 2)) 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 + 2))K = 4
tp = s
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 15 rad/s における G(s) = 800/((s + 2)(s + 20)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 800/((s + 2)(s + 20))ω = 15 rad/s
|G(jω)| = 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) = 320/(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) = 320/(s(s + 5))
ωc = rad/s