1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (s + 18)/(s² + 2s + 10) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.4) を計算せよ。
F(s) = (s + 18)/(s² + 2s + 10)t = 0.4 s
f(0.4) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 4y′ + 3y = 9·u(t) に従い、y(0) = 3、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(0.5) を求めよ。
y″ + 4y′ + 3y = 9·u(t)y(0) = 3y′(0) = 0u(t) = 10t = 0.5 s
y(0.5) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 40/(s + 3) を、センサのゲインが H = 0.25 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 12 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 40/(s + 3)H = 0.25R = 12
css =
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) = 10/(s + 9) 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 = 2G(s) = 10/(s + 9)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) = 99/(s² + 7s + 99) で、単位ステップ入力を受ける。 ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、ステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 99/(s² + 7s + 99)
ts = s
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 150/(s(s + 8)) である。ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、閉ループのステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 150/(s(s + 8))
ts = s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 1)(s + 3)) です。ゲインを上げていくと、閉ループが安定限界に達します。持続振動の周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 1)(s + 3))
ω = rad/s
8.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡むずかしい
ループ L(s) = K/(s(s + 2)(s + 8)) について、閉ループ極を s = −1 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 2)(s + 8))s = −1
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
単位フィードバックのループで G(s) = K/((s + 1)(s + 10)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 2 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 1)(s + 10))ess = 2 %
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 40 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s(s + 4)) を制御しています。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 2/(s(s + 4))K = 40
tp = s
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ローパスフィルタ は R = 22 kΩ, C = 22 nF です。160 Hz 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 = 22 kΩC = 22 nFf = 160 Hz
|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) = 260/(s(s + 5)(s + 8)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 260/(s(s + 5)(s + 8))
GM = dB