1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (5s + 40)/(s² + 7s + 10) である。その逆変換は f(t) = A·e−2t + B·e−5t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (5s + 40)/(s² + 7s + 10)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = −9、y′(0) = −4 の条件で y″ + 9y′ + 20y = 0 を解き、y(0.3) を求めよ。
y″ + 9y′ + 20y = 0y(0) = −9y′(0) = −4t = 0.3 s
y(0.3) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 3/(s + 6) を、センサのゲインが H = 0.2 の負帰還ループで制御する。 閉ループの時定数 τ を求めよ。
G(s) = 3/(s + 6)H = 0.2
τ = s
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) = 4/(s + 2) 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 5 の基準ステップと大きさ 0.5 の外乱ステップを同時に加える。定常出力 css を求めよ。
K = 2G(s) = 4/(s + 2)D = 0.5R = 5
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 50/(s² + 6s + 50) 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) = 50/(s² + 6s + 50)
%OS = %
6.ステップ応答むずかしい
R = 71 Ω、L = 50 mH、C = 10 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。 コンデンサ電圧のピーク値 vC,max を求めよ。
R = 71 ΩL = 50 mHC = 10 µFV = 5 V
vC,max = V
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 − 4)(s + 1)) は s = 4 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 − 4)(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 + 6)(s + 14)) 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 + 6)(s + 14))
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 1)) 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 0.01 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 + 1))r(t) = 1tess = 0.01
K =
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) = 5/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 8 rad/s、ζ = 1 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 5/(s + 2)ωₙ = 8 rad/sζ = 1
Kp =
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。 Q 値 Q を求めよ。
R = 2 ΩL = 50 mHC = 4.7 µF
Q =
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) = 36/(s(s + 2)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 36/(s(s + 2))
ωc = rad/s