1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (s + 4)/(s² + 4s + 4) の f(t) を求め、f(1) を計算せよ。
F(s) = (s + 4)/(s² + 4s + 4)t = 1 s
f(1) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 4y′ + 3y = 3·u(t) に従う。系は静止状態(y(0) = 0、y′(0) = 0)から始まり、入力は t ≥ 0 で大きさ 1 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.75) を求めよ。
y″ + 4y′ + 3y = 3·u(t)u(t) = 1y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.75 s
y(0.75) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 36/(s(s + 5)) である。基準入力はランプ r(t) = 10·t である。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 36/(s(s + 5))r(t) = 10·t
ess =
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) = 1/(s + 3) 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 0.3333 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 1/(s + 3)D = 5css ≤ 0.3333
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 12/(s² + 2s + 6) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 12/(s² + 2s + 6)
tp = s
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 125/(s(s + 12)) である。ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、閉ループのステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 125/(s(s + 12))
ts = s
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 + 3)(s + 4)) です。ゲインを上げていくと、閉ループが安定限界に達します。持続振動の周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 4))
ω = rad/s
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 + 6)/(s(s + 1)) の根軌跡は、s = 0 と s = −1 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。合流点 si を求めなさい。
L(s) = K(s + 6)/(s(s + 1))
si =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 10 + 2t(ステップとランプの和)が、G(s) = 5/(s(s + 10)) 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(s + 10))r(t) = 10 + 2t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 40 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s(s + 10)) を制御しています。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 2/(s(s + 10))K = 40
%OS = %
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 8 rad/s における G(s) = 32(s + 3)/(s(s + 6)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 32(s + 3)/(s(s + 6))ω = 8 rad/s
∠G(jω) = °
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) = 166/(s(s + 5)(s + 6)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 166/(s(s + 5)(s + 6))
ω180 = rad/s