1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (2s + 25)/(s² + 8s + 16) の f(t) を求め、f(0.3) を計算せよ。
F(s) = (2s + 25)/(s² + 8s + 16)t = 0.3 s
f(0.3) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 7y′ + 10y = u′ + 13u 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 = 0.2 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.2) を求めよ。
y″ + 7y′ + 10y = u′ + 13ut = 0.2 s
g(0.2) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/((s + 8)(s + 9)) 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 + 8)(s + 9))単位負帰還
K =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 38/(s(s + 2)) を、センサのゲイン H = 1 の負帰還ループに入れる。閉ループの極は複素数である。 その実部 σ を求めよ。
G(s) = 38/(s(s + 2))H = 1
σ =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 49/(s² + 8s + 49) 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) = 49/(s² + 8s + 49)
tp = s
6.ステップ応答むずかしい
R = 424 Ω、L = 500 mH、C = 1 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 12 V のステップを加える。コンデンサは充電されておらず、ステップの前には電流は流れていない。 コンデンサ電圧のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
R = 424 ΩL = 500 mHC = 1 µFV = 12 V
%OS = %
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 = 4.2、L(s) = K/(s(s + 1)(s + 6)) 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 + 1)(s + 6))K = 4.2
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 + 9)/(s(s + 3)) の根軌跡は、s = 0 と s = −3 の間で実軸から離れ、円を描いて零点の左側で再び実軸に戻ります。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K(s + 9)/(s(s + 3))
sb =
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) = 2(s + 3)/(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) = 2(s + 3)/(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) = Kp + Ki/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/(s + 1) を制御しています。閉ループは ωₙ = 10 rad/s、ζ = 1 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 5/(s + 1)ωₙ = 10 rad/sζ = 1
Kp =
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 = 10 kΩ, C = 4.7 nF です。680 Hz 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 = 10 kΩC = 4.7 nFf = 680 Hz
|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) = K/(s(s + 6)(s + 10)) 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 + 6)(s + 10))GM = 10 dB
K =