1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (4s + 27)/(s² + 4s + 4) の f(t) を求め、f(0.8) を計算せよ。
F(s) = (4s + 27)/(s² + 4s + 4)t = 0.8 s
f(0.8) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 6y′ + 5y = 4u′ + 14u で表される(入力 u(t)、出力 y(t))。その伝達関数 G(s) = Y(s)/U(s)(初期条件はゼロ)を求め、t = 0.75 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.75) を求めよ。
y″ + 6y′ + 5y = 4u′ + 14ut = 0.75 s
g(0.75) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 10/(s + 2) を、センサのゲインが H = 0.25 の負帰還ループで制御する。 閉ループの時定数 τ を求めよ。
G(s) = 10/(s + 2)H = 0.25
τ = s
4.ブロック線図むずかしい
G₁ = 7/(s + 2)、G₂ = 4/(s + 7)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 2、外側の負帰還 H₂ = 0.1 のブロック線図を簡単にせよ。C(s)/R(s) の直流ゲイン T(0) を求めよ。
G₁ = 7/(s + 2)G₂ = 4/(s + 7)H₁ = 2H₂ = 0.1
T(0) =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 68/(s² + 11s + 68) 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) = 68/(s² + 11s + 68)
ts = 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 12 % で、最初のピークは t = 0.8 s に現れる。固有角周波数 ωn を求めよ。
%OS = 12 %tp = 0.8 s
ωn = rad/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 + 9)/(s(s + 2)(s + 3))、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 + 9)/(s(s + 2)(s + 3))
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(s + 5)) の根軌跡を示します。閉ループ極の減衰比が ζ = 0.8 となるゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 5))ζ = 0.8
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 5t が、G(s) = 10/(s(s + 2)(s + 10)) 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) = 10/(s(s + 2)(s + 10))r(t) = 5t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/(s(s + 2)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.707 にするゲイン K を求めなさい。
G(s) = 4/(s(s + 2))ζ = 0.707
K =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ローパスフィルタ は R = 2.2 kΩ, C = 100 nF です。140 Hz 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 = 2.2 kΩC = 100 nFf = 140 Hz
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) = 112/(s(s + 5)(s + 9)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 112/(s(s + 5)(s + 9))
ω180 = rad/s