1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (4s + 22)/(s² + 11s + 30) である。その逆変換は f(t) = A·e−5t + B·e−6t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (4s + 22)/(s² + 11s + 30)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 10y′ + 24y = 48·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 2 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.2) を求めよ。
y″ + 10y′ + 24y = 48·u(t)u(t) = 2y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.2 s
y(0.2) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 13/(s + 9) を、センサのゲインが H = 0.1 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 1 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 13/(s + 9)H = 0.1R = 1
css =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K が、プラント G(s) = 3/(s + 2) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 0.5 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.0075 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 3/(s + 2)D = 0.5css ≤ 0.0075
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 152/(s² + 12s + 76) で、単位ステップ入力を受ける。 減衰比 ζ を求めよ。
G(s) = 152/(s² + 12s + 76)
ζ =
6.ステップ応答むずかしい
R = 89 Ω、L = 500 mH、C = 10 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 12 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。 減衰のない固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
R = 89 ΩL = 500 mHC = 10 µFV = 12 V
ωn = rad/s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは負帰還で、L(s) = 1344/(s(s + 6)(s + 8)) です。右半平面にある閉ループ極の個数 N はいくつですか。
L(s) = 1344/(s(s + 6)(s + 8))
N =
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 + 1)(s + 3)) 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 + 1)(s + 3))
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 2 + 2t(ステップとランプの和)が、G(s) = 5/(s(s + 2)(s + 10)) 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) = 5/(s(s + 2)(s + 10))r(t) = 2 + 2t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 1 + 10/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/((s + 5)(s + 10)) 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) = 1 + 10/sG(s) = 4/((s + 5)(s + 10))r(t) = 1t
ess =
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。18 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 = 18 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) = 124/(s(s + 3)(s + 10)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 124/(s(s + 3)(s + 10))
GM = dB