1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 7)/(s² + 6s + 9) の f(t) を求め、f(0.1) を計算せよ。
F(s) = (3s + 7)/(s² + 6s + 9)t = 0.1 s
f(0.1) =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = −9、y′(0) = 3 の条件で y″ + 7y′ + 10y = 0 を解き、y(0.4) を求めよ。
y″ + 7y′ + 10y = 0y(0) = −9y′(0) = 3t = 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 + 1)) である。基準入力はランプ r(t) = 2·t である。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 40/(s(s + 1))r(t) = 2·t
ess =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 72/(s(s + 5)) を、センサのゲイン H = 0.5 の負帰還ループに入れる。閉ループの極は複素数である。 その虚部 ωd(正の値)を rad/s で求めよ。
G(s) = 72/(s(s + 5))H = 0.5
ωd = rad/s
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 17/(s² + 2s + 34) 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) = 17/(s² + 2s + 34)
%OS = %
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 5 kg のおもりが、ばね定数 k = 5000 N/m のばねと粘性ダンパ c = 95 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 = 5 N を突然加える。 変位が最大になる時刻 tp を求めよ。
m = 5 kgk = 5000 N/mc = 95 N·s/mF = 5 N
tp = s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは K = 90、L(s) = K/(s(s + 4)(s + 5)) で動作しています。閉ループが不安定になるまでに、ゲインを何倍まで上げられますか。倍率 m を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 5))K = 90
m =
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 + 3)(s + 7)) 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 + 3)(s + 7))
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 4/(10s + 1) を、比例ゲイン K = 2 で単位フィードバックのループにより制御します。ステップ入力に対する定常偏差 ess を、ステップの大きさに対する百分率で求めなさい。
G(s) = 4/(10s + 1)K = 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 + 1) を制御しています。閉ループは ωₙ = 8 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 + 1)ωₙ = 8 rad/sζ = 0.7
Ki =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ハイパスフィルタ は R = 22 kΩ, C = 2.2 nF です。33 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 = 22 kΩC = 2.2 nFf = 33 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) = 9/(s(s + 2)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 9/(s(s + 2))
PM = °