1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (2s + 1)/(s² + 4s + 20) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.75) を計算せよ。
F(s) = (2s + 1)/(s² + 4s + 20)t = 0.75 s
f(0.75) =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = −1、y′(0) = 7 の条件で y″ + 10y′ + 24y = 0 を解き、y(0.1) を求めよ。
y″ + 10y′ + 24y = 0y(0) = −1y′(0) = 7t = 0.1 s
y(0.1) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/((s + 3)(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 + 3)(s + 9))単位負帰還
K =
4.ブロック線図むずかしい
G₁ = 18/(s + 3)、G₂ = 10/(s + 3)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 1、外側の負帰還 H₂ = 0.5 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 = 18/(s + 3)G₂ = 10/(s + 3)H₁ = 1H₂ = 0.5
T(0) =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 4/(s² + s + 8) 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) = 4/(s² + s + 8)
ωn = rad/s
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 = 27 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 = 4 kgk = 500 N/mc = 27 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 + 9)/(s(s + 1)(s + 2))、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 + 1)(s + 2))
Kmax =
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 + 4)(s + 8)) 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 + 4)(s + 8))s = −2.5
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 1 + 0.5t(ステップとランプの和)が、G(s) = 5(s + 2)/(s(s + 1)) 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) = 5(s + 2)/(s(s + 1))r(t) = 1 + 0.5t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 25 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/(s(s + 10)) を制御しています。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 5/(s(s + 10))K = 25
tp = 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 = 10 Ω の両端でとり、L = 5 mH、C = 0.1 µF である。 −3 dB 帯域幅 BW を Hz で求めよ。
R = 10 ΩL = 5 mHC = 0.1 µF
BW = 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) = K/(s(s + 3)(s + 10)) である。 ゲイン余裕が 12 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 10))GM = 12 dB
K =