1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 17)/(s² + 2s + 10) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.75) を計算せよ。
F(s) = (3s + 17)/(s² + 2s + 10)t = 0.75 s
f(0.75) =
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) = −11 の条件で y″ + 8y′ + 12y = 0 を解き、y(0.2) を求めよ。
y″ + 8y′ + 12y = 0y(0) = −7y′(0) = −11t = 0.2 s
y(0.2) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/(s(s + 10)) 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(s + 10))単位負帰還
K =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 24 が、プラント G(s) = 7/(s + 6) を単位負帰還ループで駆動する。外乱 D はプラントの入力に加わる(コントローラの出力に加算される)。 大きさ 1 の基準ステップと大きさ 1 の外乱ステップを同時に加える。定常出力 css を求めよ。
K = 24G(s) = 7/(s + 6)D = 1R = 1
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 135/(s² + 10s + 45) で、単位ステップ入力を受ける。 減衰比 ζ を求めよ。
G(s) = 135/(s² + 10s + 45)
ζ =
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 5 kg のおもりが、ばね定数 k = 500 N/m のばねと粘性ダンパ c = 40 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 = 50 N を突然加える。 最大変位 xmax を mm で求めよ。
m = 5 kgk = 500 N/mc = 40 N·s/mF = 50 N
xmax = mm
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 = 120、L(s) = K/(s(s + 4)(s + 6)) 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 + 4)(s + 6))K = 120
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 + 1)(s + 3)(s + 4)) の根軌跡を描きました。軌跡が虚軸と交わる周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/((s + 1)(s + 3)(s + 4))
ω = rad/s
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 4t が、G(s) = 4(s + 3)/(s(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) = 4(s + 3)/(s(s + 5))r(t) = 4t
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) = 10/(s(s + 4)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.6 にするゲイン K を求めなさい。
G(s) = 10/(s(s + 4))ζ = 0.6
K =
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 0.5 rad/s における G(s) = 108/((s + 1)(s + 12)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 108/((s + 1)(s + 12))ω = 0.5 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) = 680/(s(s + 9)(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) = 680/(s(s + 9)(s + 10))
ω180 = rad/s