1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 38)/(s² + 13s + 42) である。その逆変換は f(t) = A·e−6t + 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) = (3s + 38)/(s² + 13s + 42)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 5y′ + 6y = 6·u(t) に従い、y(0) = 1、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 10 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.4) を求めよ。
y″ + 5y′ + 6y = 6·u(t)y(0) = 1y′(0) = 0u(t) = 10t = 0.4 s
y(0.4) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 2/(s + 6) 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 = 14 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) = 2/(s + 6)H₁ = 4K = 14
T(0) =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 16 が、プラント G(s) = 9/(s + 10) 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 0.5 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 16G(s) = 9/(s + 10)D = 0.5R = 0
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 81/(s² + 3s + 27) 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) = 81/(s² + 3s + 27)
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 + 12)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 15 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 12))%OS = 15 %
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 + 1)(s + 2)(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 + 1)(s + 2)(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 + 7)(s² + 6s + 10)) について、上半平面にある複素極からの根軌跡の出発角 θd を、正の実軸から測って求めなさい。
L(s) = K/((s + 7)(s² + 6s + 10))
θd = °
9.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 5/(0.5s + 1) を、比例ゲイン K = 9 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) = 5/(0.5s + 1)K = 9
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) = 4/(s(s + 10)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.4 にするゲイン K を求めなさい。
G(s) = 4/(s(s + 10))ζ = 0.4
K =
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 = 2.2 kΩ, C = 1 nF です。140 kHz の正弦波入力が加えられます。 ゲイン |H| = |vout/vin| を dB で求めよ。
R = 2.2 kΩC = 1 nFf = 140 kHz
|H| = 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) = K/(s(s + 5)(s + 10)) である。 ゲイン余裕が 15 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 5)(s + 10))GM = 15 dB
K =