1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (2s + 23)/(s² + 6s + 18) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.4) を計算せよ。
F(s) = (2s + 23)/(s² + 6s + 18)t = 0.4 s
f(0.4) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 5y′ + 4y = 16·u(t) に従い、y(0) = 6、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 5 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.3) を求めよ。
y″ + 5y′ + 4y = 16·u(t)y(0) = 6y′(0) = 0u(t) = 5t = 0.3 s
y(0.3) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 15/(s + 3) を、センサのゲインが H = 0.1 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 12 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 15/(s + 3)H = 0.1R = 12
css =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/((s + 3)(s + 4)(s + 7)) 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 + 3)(s + 4)(s + 7))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) = 219/(s² + 5s + 73) で、単位ステップ入力を受ける。 減衰比 ζ を求めよ。
G(s) = 219/(s² + 5s + 73)
ζ =
6.ステップ応答むずかしい
R = 63 Ω、L = 100 mH、C = 1 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 24 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 = 63 ΩL = 100 mHC = 1 µFV = 24 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 K = 96、L(s) = K/(s(s + 6)(s + 10)) で動作しています。閉ループが不安定になるまでに、ゲインを何倍まで上げられますか。倍率 m を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 6)(s + 10))K = 96
m =
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 + 4)(s + 8)) 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 + 4)(s + 8))
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 0.5·t²/2 が、G(s) = 2(s + 4)/(s²(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) = 2(s + 4)/(s²(s + 2))r(t) = 0.5·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) = 1/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 6 rad/s、ζ = 1 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 1/(s + 2)ωₙ = 6 rad/sζ = 1
Ki =
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 = 10 kΩ, C = 4.7 nF です。850 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 kΩC = 4.7 nFf = 850 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) = 1020/(s(s + 8)(s + 10)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 1020/(s(s + 8)(s + 10))
ω180 = rad/s