1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (2s + 26)/(s² + 6s + 9) の f(t) を求め、f(0.6) を計算せよ。
F(s) = (2s + 26)/(s² + 6s + 9)t = 0.6 s
f(0.6) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 4y′ + 3y = 3u′ + 10u で表される(入力 u(t)、出力 y(t))。その伝達関数 G(s) = Y(s)/U(s)(初期条件はゼロ)を求め、t = 0.2 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.2) を求めよ。
y″ + 4y′ + 3y = 3u′ + 10ut = 0.2 s
g(0.2) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 27/(s + 10) を、センサのゲインが H = 2 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 2 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 27/(s + 10)H = 2R = 2
css =
4.ブロック線図むずかしい
G₁ = 6/(s + 2)、G₂ = 7/(s + 8)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 1、外側の負帰還 H₂ = 0.1 のブロック線図を簡単にせよ。C(s)/R(s) の直流ゲイン T(0) を求めよ。
G₁ = 6/(s + 2)G₂ = 7/(s + 8)H₁ = 1H₂ = 0.1
T(0) =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 60/(s² + 7s + 30) で、単位ステップ入力を受ける。 減衰比 ζ を求めよ。
G(s) = 60/(s² + 7s + 30)
ζ =
6.ステップ応答むずかしい
R = 62 Ω、L = 500 mH、C = 47 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。 電圧の最初のピークの時刻 tp を ms で求めよ。
R = 62 ΩL = 500 mHC = 47 µFV = 5 V
tp = ms
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 4)(s + 8)) 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(s + 4)(s + 8))
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 + 2)/(s(s + 4)(s + 10)) 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 + 2)/(s(s + 4)(s + 10))
σa =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 5 + 4t(ステップとランプの和)が、G(s) = 4/(s(s + 1)) 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(s + 1))r(t) = 5 + 4t
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 + 1) を制御しています。閉ループは ωₙ = 2 rad/s、ζ = 0.5 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 + 1)ωₙ = 2 rad/sζ = 0.5
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 = 2.2 kΩ, C = 100 nF です。1.4 kHz 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 = 2.2 kΩC = 100 nFf = 1.4 kHz
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) = 4/(s(s + 1)(s + 2)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 4/(s(s + 1)(s + 2))
ω180 = rad/s