1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (5s + 12)/(s² + 10s + 25) の f(t) を求め、f(0.1) を計算せよ。
F(s) = (5s + 12)/(s² + 10s + 25)t = 0.1 s
f(0.1) =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = 8、y′(0) = −13 の条件で y″ + 6y′ + 8y = 0 を解き、y(0.2) を求めよ。
y″ + 6y′ + 8y = 0y(0) = 8y′(0) = −13t = 0.2 s
y(0.2) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 52/(s(s + 1)) である。基準入力はランプ r(t) = 1·t である。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 52/(s(s + 1))r(t) = 1·t
ess =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/(s(s + 3)(s + 8)) 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(s + 3)(s + 8))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) = 106/(s² + 3s + 53) 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) = 106/(s² + 3s + 53)
%OS = %
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 4 kg のおもりが、ばね定数 k = 500 N/m のばねと粘性ダンパ c = 54 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。 最大変位 xmax を mm で求めよ。
m = 4 kgk = 500 N/mc = 54 N·s/mF = 10 N
xmax = mm
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 = 10.5、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 = 10.5
m =
8.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡むずかしい
ループ L(s) = K/(s(s + 8)(s + 10)) について、閉ループ極を s = −2.5 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 8)(s + 10))s = −2.5
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 0.5·t²/2 が、G(s) = 2(s + 3)/(s²(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) = 2(s + 3)/(s²(s + 10))r(t) = 0.5·t²/2
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 40 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 1/(s(s + 10)) を制御しています。 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) = 1/(s(s + 10))K = 40
ts = s
11.ボード線図と余裕ふつう
図の直列 RLC バンドパスフィルタでは、出力は R = 50 Ω の両端でとり、L = 2 mH、C = 0.1 µF である。 中心(共振)周波数 f0 を Hz で求めよ。
R = 50 ΩL = 2 mHC = 0.1 µF
f0 = Hz
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) = 172/(s(s + 9)(s + 10)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 172/(s(s + 9)(s + 10))
GM = dB