1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 24/(s² + 8s + 32) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.1) を計算せよ。
F(s) = 24/(s² + 8s + 32)t = 0.1 s
f(0.1) =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = 3、y′(0) = 8 の条件で y″ + 6y′ + 5y = 0 を解き、y(0.25) を求めよ。
y″ + 6y′ + 5y = 0y(0) = 3y′(0) = 8t = 0.25 s
y(0.25) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/(s(s + 6)) 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 + 6))単位負帰還
K =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/(s(s + 2)(s + 7)) を単位負帰還ループに入れる。 ラウス・フルビッツの安定判別法を用いて、閉ループが安定となる最大のゲイン Kmax を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 2)(s + 7))単位負帰還
Kmax =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 141/(s² + 3s + 47) で、単位ステップ入力を受ける。 ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、ステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 141/(s² + 3s + 47)
ts = s
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 2 kg のおもりが、ばね定数 k = 400 N/m のばねと粘性ダンパ c = 28 N·s/m にぶら下がっている(m·x″ + c·x′ + k·x = F)。平衡状態で静止しているところに、一定の力 F = 10 N を突然加える。 変位が最大になる時刻 tp を求めよ。
m = 2 kgk = 400 N/mc = 28 N·s/mF = 10 N
tp = 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 = 144、L(s) = K/(s(s + 8)(s + 10)) 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 + 8)(s + 10))K = 144
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 + 6)(s + 14)) 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 + 6)(s + 14))
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 4·t²/2 が、G(s) = 5(s + 2)/(s²(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) = 5(s + 2)/(s²(s + 2))r(t) = 4·t²/2
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 5 + 0.5/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/((s + 5)(s + 10)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 5t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 5 + 0.5/sG(s) = 4/((s + 5)(s + 10))r(t) = 5t
ess =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ハイパスフィルタ は R = 1 kΩ, C = 10 nF です。48 kHz の正弦波入力が加えられます。 ゲイン |H| = |vout/vin| を dB で求めよ。
R = 1 kΩC = 10 nFf = 48 kHz
|H| = 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) = 574/(s(s + 8)(s + 10)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 574/(s(s + 8)(s + 10))
GM = dB