1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (4s + 7)/(s² + 12s + 35) である。その逆変換は f(t) = A·e−5t + 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) = (4s + 7)/(s² + 12s + 35)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 5y′ + 6y = 12·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 5 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.25) を求めよ。
y″ + 5y′ + 6y = 12·u(t)u(t) = 5y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.25 s
y(0.25) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 24/(s(s + 1)) である。基準入力はランプ r(t) = 2·t である。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 24/(s(s + 1))r(t) = 2·t
ess =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 13 が、プラント G(s) = 1/(s + 6) 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)。 R = 0 のとき、大きさ 1 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 13G(s) = 1/(s + 6)D = 1R = 0
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 285/(s² + 11s + 95) 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) = 285/(s² + 11s + 95)
ωn = rad/s
6.ステップ応答むずかしい
零点をもたない 2 次系のステップ応答で、オーバーシュートは 20 % で、最初のピークは t = 0.25 s に現れる。固有角周波数 ωn を求めよ。
%OS = 20 %tp = 0.25 s
ωn = rad/s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 1)(s + 2)) 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 + 1)(s + 2))
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 + 5)(s + 7)) 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 + 5)(s + 7))
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 3t が、G(s) = 2(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) = 2(s + 2)/(s(s + 4))r(t) = 3t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 25 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/(s(s + 4)) を制御しています。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 10/(s(s + 4))K = 25
%OS = %
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 30 rad/s における G(s) = 2376/((s + 11)(s + 18)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 2376/((s + 11)(s + 18))ω = 30 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) = 14/(s(s + 3)(s + 4)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 14/(s(s + 3)(s + 4))
GM = dB