1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (s + 9)/(s² + 4s + 8) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.8) を計算せよ。
F(s) = (s + 9)/(s² + 4s + 8)t = 0.8 s
f(0.8) =
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) = −9 の条件で y″ + 6y′ + 8y = 0 を解き、y(0.5) を求めよ。
y″ + 6y′ + 8y = 0y(0) = 1y′(0) = −9t = 0.5 s
y(0.5) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 3/(s + 2) には、ゲイン H₁ = 2 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 = 15 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの極 p を求めよ。
G(s) = 3/(s + 2)H₁ = 2K = 15
p =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 2 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 1 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 2G(s) = 7/(s + 3)D = 1R = 0
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 249/(s² + 8s + 83) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 249/(s² + 8s + 83)
tp = s
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 20 % で、最初のピークは t = 0.5 s に現れる。固有角周波数 ωn を求めよ。
%OS = 20 %tp = 0.5 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 + 4)(s + 5))、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 + 4)(s + 5))
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 + 8)) 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 + 8))ζ = 0.4
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 4t が、G(s) = 2/(s(s + 1)(s + 2)) 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) = 2/(s(s + 1)(s + 2))r(t) = 4t
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) = 10/(s + 1) を制御しています。閉ループは ωₙ = 5 rad/s、ζ = 0.8 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 10/(s + 1)ωₙ = 5 rad/sζ = 0.8
Kp =
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 20 rad/s における G(s) = 384/((s + 6)(s + 8)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 384/((s + 6)(s + 8))ω = 20 rad/s
|G(jω)| = dB
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) = 0.9/(s(s + 1)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 0.9/(s(s + 1))
PM = °