1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (s + 38)/(s² + 4s + 4) の f(t) を求め、f(0.2) を計算せよ。
F(s) = (s + 38)/(s² + 4s + 4)t = 0.2 s
f(0.2) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 8y′ + 12y = 72·u(t) に従う。系は静止状態(y(0) = 0、y′(0) = 0)から始まり、入力は t ≥ 0 で大きさ 10 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.1) を求めよ。
y″ + 8y′ + 12y = 72·u(t)u(t) = 10y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.1 s
y(0.1) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 38/(s(s + 10)) である。基準入力はランプ r(t) = 5·t である。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 38/(s(s + 10))r(t) = 5·t
ess =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 20 が、プラント G(s) = 6/(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)。 大きさ 10 の基準ステップと大きさ 1 の外乱ステップを同時に加える。定常出力 css を求めよ。
K = 20G(s) = 6/(s + 3)D = 1R = 10
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 68/(s² + 5s + 68) 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) = 68/(s² + 5s + 68)
%OS = %
6.ステップ応答むずかしい
R = 46 Ω、L = 10 mH、C = 4.7 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 5 V のステップを加える。コンデンサは充電されておらず、ステップの前には電流は流れていない。 コンデンサ電圧のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
R = 46 ΩL = 10 mHC = 4.7 µFV = 5 V
%OS = %
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 + 5)/((s − 2)(s + 1)) は s = 2 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 + 5)/((s − 2)(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 + 11)/(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 + 11)/(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) = 1t に定常偏差 0.05 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) = 1tess = 0.05
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 2 + 4/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/((s + 2)(s + 5)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 1t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 2 + 4/sG(s) = 10/((s + 2)(s + 5))r(t) = 1t
ess =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の直列 RLC バンドパスフィルタでは、出力は R = 2 Ω の両端でとり、L = 50 mH、C = 4.7 µF である。 −3 dB 帯域幅 BW を Hz で求めよ。
R = 2 ΩL = 50 mHC = 4.7 µF
BW = Hz
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 + 3)(s + 7)) である。 ゲイン余裕が 2 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 7))GM = 2 dB
K =