1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (s + 8)/(s² + 2s + 5) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.2) を計算せよ。
F(s) = (s + 8)/(s² + 2s + 5)t = 0.2 s
f(0.2) =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = −1、y′(0) = 15 の条件で y″ + 7y′ + 6y = 0 を解き、y(0.5) を求めよ。
y″ + 7y′ + 6y = 0y(0) = −1y′(0) = 15t = 0.5 s
y(0.5) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 33/(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。 閉ループの時定数 τ を求めよ。
G(s) = 33/(s + 3)H = 0.1
τ = s
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 46/(s(s + 5)) を、センサのゲイン H = 1 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) = 46/(s(s + 5))H = 1
σ =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 39/(s² + 6s + 39) で、単位ステップ入力を受ける。 固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
G(s) = 39/(s² + 6s + 39)
ωn = rad/s
6.ステップ応答むずかしい
R = 190 Ω、L = 50 mH、C = 2 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 10 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。 減衰のない固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
R = 190 ΩL = 50 mHC = 2 µFV = 10 V
ωn = rad/s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは K = 260、L(s) = K/(s(s + 5)(s + 8)) 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 + 5)(s + 8))K = 260
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
入力 r(t) = 10 + 4t(ステップとランプの和)が、G(s) = 20(s + 2)/(s(s + 4)) 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) = 20(s + 2)/(s(s + 4))r(t) = 10 + 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) = 5/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 8 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) = 5/(s + 2)ωₙ = 8 rad/sζ = 1
Ki =
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 10 rad/s における G(s) = 1404/((s + 9)(s + 13)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 1404/((s + 9)(s + 13))ω = 10 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) = 45/(s(s + 10)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 45/(s(s + 10))
ωc = rad/s