1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (5s + 29)/(s² + 6s + 45) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.25) を計算せよ。
F(s) = (5s + 29)/(s² + 6s + 45)t = 0.25 s
f(0.25) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 7y′ + 12y = 24·u(t) に従い、y(0) = 1、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 10 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.2) を求めよ。
y″ + 7y′ + 12y = 24·u(t)y(0) = 1y′(0) = 0u(t) = 10t = 0.2 s
y(0.2) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/((s + 5)(s + 11)) 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 + 5)(s + 11))単位負帰還
K =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 15 が、プラント G(s) = 9/(s + 3) 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 1 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 = 15G(s) = 9/(s + 3)D = 5R = 1
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 38/(s² + 9s + 38) 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) = 38/(s² + 9s + 38)
tp = s
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 10 kg のおもりが、ばね定数 k = 200 N/m のばねと粘性ダンパ c = 45 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 = 10 kgk = 200 N/mc = 45 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
単位フィードバックのループで L(s) = K/((s + 2)(s + 3)(s + 6))、K > 0 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 + 2)(s + 3)(s + 6))
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 + 8)(s² + 6s + 25)) について、上半平面にある複素極からの根軌跡の出発角 θd を、正の実軸から測って求めなさい。
L(s) = K/((s + 8)(s² + 6s + 25))
θd = °
9.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 2)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 5t に定常偏差 0.5 で追従しなければなりません。ゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/(s(s + 2))r(t) = 5tess = 0.5
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 5 + 1/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/((s + 2)(s + 4)) 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 + 1/sG(s) = 4/((s + 2)(s + 4))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 = 3.3 kΩ, C = 100 nF です。1.9 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 = 3.3 kΩC = 100 nFf = 1.9 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) = 50/(s(s + 5)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 50/(s(s + 5))
ωc = rad/s