1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (6s + 39)/(s² + 7s + 12) である。その逆変換は f(t) = A·e−3t + B·e−4t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (6s + 39)/(s² + 7s + 12)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 7y′ + 10y = 40·u(t) に従い、y(0) = 6、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 5 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.5) を求めよ。
y″ + 7y′ + 10y = 40·u(t)y(0) = 6y′(0) = 0u(t) = 5t = 0.5 s
y(0.5) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 4/(s + 3) を、センサのゲインが H = 0.25 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 2 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 4/(s + 3)H = 0.25R = 2
css =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/((s + 4)(s + 6)(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 + 4)(s + 6)(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) = 231/(s² + 7s + 77) 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) = 231/(s² + 7s + 77)
%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 5 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 8))%OS = 5 %
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 + 8)) 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 + 8))
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 + 6)(s + 8)) 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 + 8))
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 4/(1s + 1) を、比例ゲイン K = 10 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) = 4/(1s + 1)K = 10
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) = 2/(s + 4) を制御しています。閉ループは ωₙ = 3 rad/s、ζ = 0.8 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 2/(s + 4)ωₙ = 3 rad/sζ = 0.8
Ki =
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 1 rad/s における G(s) = 285/((s + 3)(s + 5)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 285/((s + 3)(s + 5))ω = 1 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) = K/(s(s + 4)(s + 9)) である。 ゲイン余裕が 10 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 9))GM = 10 dB
K =