1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 21/(s² + 11s + 28) である。その逆変換は f(t) = A·e−4t + B·e−7t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = 21/(s² + 11s + 28)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 2y′ + 2y = 4u′ + u で表される(入力 u(t)、出力 y(t))。その伝達関数 G(s) = Y(s)/U(s)(初期条件はゼロ)を求め、t = 0.25 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.25) を求めよ。
y″ + 2y′ + 2y = 4u′ + ut = 0.25 s
g(0.25) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 1/(s + 4) には、ゲイン H₁ = 3 の内側(マイナー)の負帰還ループがある。コントローラのゲイン K = 4 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの直流ゲイン T(0) を求めよ。
G(s) = 1/(s + 4)H₁ = 3K = 4
T(0) =
4.ブロック線図むずかしい
G₁ = 18/(s + 2)、G₂ = 10/(s + 7)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 2、外側の負帰還 H₂ = 0.1 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 + 2)G₂ = 10/(s + 7)H₁ = 2H₂ = 0.1
T(0) =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 86/(s² + 6s + 86) 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) = 86/(s² + 6s + 86)
ωn = rad/s
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = K/(s(s + 16)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 2 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 16))%OS = 2 %
K =
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 + 5)/(s(s + 1)(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 + 5)/(s(s + 1)(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 + 6)(s + 10)) の根軌跡を示します。2 つの閉ループ極が実軸上で一致する分岐点 sb でのゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/((s + 6)(s + 10))
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 5·t²/2 が、G(s) = 5(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) = 5(s + 3)/(s²(s + 10))r(t) = 5·t²/2
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s(s + 4)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.6 にするゲイン K を求めなさい。
G(s) = 2/(s(s + 4))ζ = 0.6
K =
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 20 rad/s における G(s) = 6(s + 16)/(s(s + 5)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 6(s + 16)/(s(s + 5))ω = 20 rad/s
∠G(jω) = °
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) = 40/(s(s + 4)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 40/(s(s + 4))
ωc = rad/s