1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (s + 9)/(s² + 6s + 9) の f(t) を求め、f(0.25) を計算せよ。
F(s) = (s + 9)/(s² + 6s + 9)t = 0.25 s
f(0.25) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 9y′ + 18y = 36·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(0.1) を求めよ。
y″ + 9y′ + 18y = 36·u(t)u(t) = 1y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.1 s
y(0.1) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 10/(s + 2) には、ゲイン H₁ = 2 の内側(マイナー)の負帰還ループがある。コントローラのゲイン K = 20 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの直流ゲイン T(0) を求めよ。
G(s) = 10/(s + 2)H₁ = 2K = 20
T(0) =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 54/(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。 その虚部 ωd(正の値)を rad/s で求めよ。
G(s) = 54/(s(s + 5))H = 1
ωd = rad/s
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 25/(s² + 8s + 25) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 25/(s² + 8s + 25)
%OS = %
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = K/(s(s + 8)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 2 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 8))%OS = 2 %
K =
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 + 5)) 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 + 5))
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(s + 3)(s + 5)) の根軌跡は、s = 0 と s = −3 の間で実軸から離れます。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 5))
sb =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 2t が、G(s) = 50(s + 2)/(s(s + 1)(s + 2)) 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) = 50(s + 2)/(s(s + 1)(s + 2))r(t) = 2t
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) = 10/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 3 rad/s、ζ = 0.6 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 10/(s + 2)ωₙ = 3 rad/sζ = 0.6
Kp =
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 = 47 kΩ, C = 4.7 nF です。2.9 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 = 47 kΩC = 4.7 nFf = 2.9 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) = 48/(s(s + 8)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 48/(s(s + 8))
PM = °