1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (2s + 36)/(s² + 8s + 41) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.3) を計算せよ。
F(s) = (2s + 36)/(s² + 8s + 41)t = 0.3 s
f(0.3) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 11y′ + 30y = 90·u(t) に従い、y(0) = 4、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 4 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.2) を求めよ。
y″ + 11y′ + 30y = 90·u(t)y(0) = 4y′(0) = 0u(t) = 4t = 0.2 s
y(0.2) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 39/(s + 7) を、センサのゲインが H = 0.5 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 5 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 39/(s + 7)H = 0.5R = 5
css =
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) = 10/(s + 10) 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 0.5 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 10/(s + 10)D = 5css ≤ 0.5
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 33/(s² + 4s + 33) 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) = 33/(s² + 4s + 33)
%OS = %
6.ステップ応答むずかしい
R = 268 Ω、L = 200 mH、C = 1 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 5 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 = 268 ΩL = 200 mHC = 1 µFV = 5 V
%OS = %
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは負帰還で、L(s) = 1152/(s(s + 4)(s + 8)) です。右半平面にある閉ループ極の個数 N はいくつですか。
L(s) = 1152/(s(s + 4)(s + 8))
N =
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 + 9)/(s(s + 6)) の根軌跡は、s = 0 と s = −6 の間で実軸から離れ、円を描いて零点の左側で再び実軸に戻ります。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K(s + 9)/(s(s + 6))
sb =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 10·t²/2 が、G(s) = 5(s + 4)/(s²(s + 4)) 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 + 4)/(s²(s + 4))r(t) = 10·t²/2
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = Kp + Ki/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 2 rad/s、ζ = 0.8 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 4/(s + 2)ωₙ = 2 rad/sζ = 0.8
Kp =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RL ハイパスフィルタ は R = 10 Ω, L = 100 mH です。48 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 = 10 ΩL = 100 mHf = 48 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 + 6)) である。 ゲイン余裕が 10 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 6))GM = 10 dB
K =