1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (2s + 27)/(s² + 4s + 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) = (2s + 27)/(s² + 4s + 5)t = 0.2 s
f(0.2) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 7y′ + 6y = 30·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(1) を求めよ。
y″ + 7y′ + 6y = 30·u(t)u(t) = 1y(0) = 0, y′(0) = 0t = 1 s
y(1) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 12(s + 1)/((s + 3)(s + 4)) である。基準入力に大きさ 2 のステップを加える。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 12(s + 1)/((s + 3)(s + 4))R = 2
ess =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 14 が、プラント G(s) = 5/(s + 9) を単位負帰還ループで駆動する。外乱 D はプラントの入力に加わる(コントローラの出力に加算される)。 大きさ 2 の基準ステップと大きさ 5 の外乱ステップを同時に加える。定常出力 css を求めよ。
K = 14G(s) = 5/(s + 9)D = 5R = 2
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 48/(s² + 2s + 48) 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) = 48/(s² + 2s + 48)
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) = 240/(s(s + 16)) 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) = 240/(s(s + 16))
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 + 4)(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 + 4)(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
ループ L(s) = K/(s(s + 3)(s + 4)) について、閉ループ極を s = −2.5 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 4))s = −2.5
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 1/(2s + 1) を、比例ゲイン K = 20 で単位フィードバックのループにより制御します。ステップ入力に対する定常偏差 ess を、ステップの大きさに対する百分率で求めなさい。
G(s) = 1/(2s + 1)K = 20
ess = %
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 2 + 2/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/((s + 1)(s + 10)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 2t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 2 + 2/sG(s) = 4/((s + 1)(s + 10))r(t) = 2t
ess =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の直列 RLC バンドパスフィルタでは、出力は R = 10 Ω の両端でとり、L = 5 mH、C = 0.47 µF である。 中心(共振)周波数 f0 を Hz で求めよ。
R = 10 ΩL = 5 mHC = 0.47 µF
f0 = Hz
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) = 5.4/(s(s + 2)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 5.4/(s(s + 2))
ωc = rad/s