1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 55/(s(s + 2)(s + 6)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.5) を計算せよ。
F(s) = 55/(s(s + 2)(s + 6))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 = 2.5·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(0.4) を求めよ。
y″ + 6y′ + 5y = 2.5·u(t)u(t) = 10y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.4 s
y(0.4) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 40/(s(s + 9)) である。基準入力はランプ r(t) = 5·t である。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 40/(s(s + 9))r(t) = 5·t
ess =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 68/(s(s + 8)) 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) = 68/(s(s + 8))H = 1
σ =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 150/(s² + 6s + 50) で、単位ステップ入力を受ける。 減衰比 ζ を求めよ。
G(s) = 150/(s² + 6s + 50)
ζ =
6.ステップ応答むずかしい
零点をもたない 2 次系のステップ応答で、オーバーシュートは 40 % で、最初のピークは t = 2 s に現れる。固有角周波数 ωn を求めよ。
%OS = 40 %tp = 2 s
ωn = rad/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 + 3)(s + 5)(s + 6))、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 + 3)(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 + 1)(s + 2)) の根軌跡は、s = 0 と s = −1 の間で実軸から離れます。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 1)(s + 2))
sb =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 2)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 10t に定常偏差 0.2 で追従しなければなりません。ゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/(s(s + 2))r(t) = 10tess = 0.2
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 4 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/(s(s + 1)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.707 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 4/(s(s + 1))Kp = 4ζ = 0.707
Kd = s
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RL ハイパスフィルタ は R = 220 Ω, L = 4.7 mH です。22 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 = 220 ΩL = 4.7 mHf = 22 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) = 16/(s(s + 4)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 16/(s(s + 4))
PM = °