1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 30)/(s² + 8s + 16) の f(t) を求め、f(0.5) を計算せよ。
F(s) = (3s + 30)/(s² + 8s + 16)t = 0.5 s
f(0.5) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 6y′ + 5y = 25·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 10 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.6) を求めよ。
y″ + 6y′ + 5y = 25·u(t)u(t) = 10y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.6 s
y(0.6) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 3(s + 3)/((s + 2)(s + 9)) である。基準入力に大きさ 2 のステップを加える。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 3(s + 3)/((s + 2)(s + 9))R = 2
ess =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 25 が、プラント G(s) = 7/(s + 3) を単位負帰還ループで駆動する。外乱 D はプラントの入力に加わる(コントローラの出力に加算される)。 R = 0 のとき、大きさ 5 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 25G(s) = 7/(s + 3)D = 5R = 0
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 48/(s² + 15s + 96) 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) = 48/(s² + 15s + 96)
%OS = %
6.ステップ応答むずかしい
R = 63 Ω、L = 200 mH、C = 2 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 10 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。 コンデンサ電圧のピーク値 vC,max を求めよ。
R = 63 ΩL = 200 mHC = 2 µFV = 10 V
vC,max = V
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 + 5)(s + 6)) 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(s + 5)(s + 6))
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 = 0.4 となるゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 5))ζ = 0.4
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 10·t²/2 が、G(s) = 4(s + 1)/(s²(s + 4)) 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) = 4(s + 1)/(s²(s + 4))r(t) = 10·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) = 1/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 5 rad/s、ζ = 0.7 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 1/(s + 2)ωₙ = 5 rad/sζ = 0.7
Ki =
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 = 4.7 kΩ, C = 1 nF です。140 kHz 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 = 4.7 kΩC = 1 nFf = 140 kHz
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) = 5/(s(s + 5)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 5/(s(s + 5))
ωc = rad/s