1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 15/(s(s + 1)(s + 4)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.8) を計算せよ。
F(s) = 15/(s(s + 1)(s + 4))t = 0.8 s
f(0.8) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 7y′ + 12y = 36·u(t) に従い、y(0) = 2、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 1 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.25) を求めよ。
y″ + 7y′ + 12y = 36·u(t)y(0) = 2y′(0) = 0u(t) = 1t = 0.25 s
y(0.25) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 7/(s + 7) には、ゲイン H₁ = 4 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 = 13 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) = 7/(s + 7)H₁ = 4K = 13
p =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 9 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 = 9G(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) = 24/(s² + 3s + 12) 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) = 24/(s² + 3s + 12)
%OS = %
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 + 6)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 5 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 6))%OS = 5 %
K =
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
制御対象 G(s) = (s + 1)/((s − 3)(s + 1)) は s = 3 に不安定な極をもちます。比例ゲイン K で、その周りに単位フィードバックのループを組みます。閉ループが安定になる最小のゲイン Kmin を求めなさい。
G(s) = (s + 1)/((s − 3)(s + 1))
Kmin =
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 + 13)/(s(s + 8)) の根軌跡は、s = 0 と s = −8 の間で実軸から離れ、円を描いて零点の左側で再び実軸に戻ります。合流点 si を求めなさい。
L(s) = K(s + 13)/(s(s + 8))
si =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 4)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 2t に定常偏差 0.5 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 + 4))r(t) = 2tess = 0.5
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 = 0.6 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 4/(s(s + 1))Kp = 4ζ = 0.6
Kd = s
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 1 rad/s における G(s) = 520/((s + 5)(s + 8)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 520/((s + 5)(s + 8))ω = 1 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) = 740/(s(s + 20)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 740/(s(s + 20))
ωc = rad/s