1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (5s + 38)/(s² + 11s + 28) である。その逆変換は f(t) = A·e−4t + B·e−7t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (5s + 38)/(s² + 11s + 28)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 8y′ + 15y = 60·u(t) に従い、y(0) = 1、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 1 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.3) を求めよ。
y″ + 8y′ + 15y = 60·u(t)y(0) = 1y′(0) = 0u(t) = 1t = 0.3 s
y(0.3) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/(s(s + 4)) 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 + 4))単位負帰還
K =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 26/(s(s + 6)) を、センサのゲイン H = 0.5 の負帰還ループに入れる。閉ループの極は複素数である。 その実部 σ を求めよ。
G(s) = 26/(s(s + 6))H = 0.5
σ =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 38.5/(s² + 10s + 77) で、単位ステップ入力を受ける。 極は s = σ ± jωd である。その実部 σ を求めよ。
G(s) = 38.5/(s² + 10s + 77)
σ =
6.ステップ応答むずかしい
R = 89 Ω、L = 500 mH、C = 10 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 12 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 = 89 ΩL = 500 mHC = 10 µFV = 12 V
%OS = %
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 2)(s + 4)) 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 + 2)(s + 4))
Kmax =
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 + 3)/(s(s + 2)) の根軌跡は、s = 0 と s = −2 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 + 3)/(s(s + 2))
si =
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) = 5(s + 3)/(s(s + 2)(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) = 5(s + 3)/(s(s + 2)(s + 5))r(t) = 5 + 4t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 5 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/(s(s + 2)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.6 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 10/(s(s + 2))Kp = 5ζ = 0.6
Kd = s
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 2 rad/s における G(s) = 84/((s + 2)(s + 7)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 84/((s + 2)(s + 7))ω = 2 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) = K/(s(s + 1)(s + 8)) である。 ゲイン余裕が 5 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 1)(s + 8))GM = 5 dB
K =