1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (s + 12)/(s² + 8s + 20) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.3) を計算せよ。
F(s) = (s + 12)/(s² + 8s + 20)t = 0.3 s
f(0.3) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 8y′ + 15y = 45·u(t) に従う。系は静止状態(y(0) = 0、y′(0) = 0)から始まり、入力は t ≥ 0 で大きさ 2 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.2) を求めよ。
y″ + 8y′ + 15y = 45·u(t)u(t) = 2y(0) = 0, y′(0) = 0t = 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) = 10/(s(s + 4)) 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) = 10/(s(s + 4))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 + 3)(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 + 3)(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) = 16/(s² + 5s + 16) で、単位ステップ入力を受ける。 固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
G(s) = 16/(s² + 5s + 16)
ωn = rad/s
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 0.5 kg のおもりが、ばね定数 k = 400 N/m のばねと粘性ダンパ c = 17 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 = 50 N を突然加える。 変位が最大になる時刻 tp を求めよ。
m = 0.5 kgk = 400 N/mc = 17 N·s/mF = 50 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 + 1)(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 + 1)(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 + 1)(s + 4)(s + 6)) の根軌跡を描きました。軌跡が虚軸と交わる周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/((s + 1)(s + 4)(s + 6))
ω = rad/s
9.定常偏差と PID 制御ふつう
単位フィードバックのループで G(s) = K/((s + 2)(s + 5)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 5 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 2)(s + 5))ess = 5 %
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 50 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/(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) = 4/(s(s + 10))K = 50
ts = s
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 0.5 rad/s における G(s) = 1920/((s + 16)(s + 20)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 1920/((s + 16)(s + 20))ω = 0.5 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) = 194/(s(s + 4)(s + 7)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 194/(s(s + 4)(s + 7))
ω180 = rad/s