1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 23)/(s² + 8s + 25) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.5) を計算せよ。
F(s) = (3s + 23)/(s² + 8s + 25)t = 0.5 s
f(0.5) =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = 1、y′(0) = 5 の条件で y″ + 3y′ + 2y = 0 を解き、y(0.75) を求めよ。
y″ + 3y′ + 2y = 0y(0) = 1y′(0) = 5t = 0.75 s
y(0.75) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 12/(s(s + 6)) である。基準入力はランプ r(t) = 10·t である。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 12/(s(s + 6))r(t) = 10·t
ess =
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) = 8/(s + 2) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 2 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.4 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 8/(s + 2)D = 2css ≤ 0.4
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 35/(s² + 9s + 35) 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) = 35/(s² + 9s + 35)
ts = s
6.ステップ応答むずかしい
零点をもたない 2 次系のステップ応答で、オーバーシュートを 25 % にしたい。減衰比 ζ を求めよ。
%OS = 25 %
ζ =
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 + 3)(s + 6)) 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(s + 3)(s + 6))
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 + 2)(s + 10)) 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 + 2)(s + 10))
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 5 + 3t(ステップとランプの和)が、G(s) = 4(s + 4)/(s(s + 1)(s + 4)) 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) = 4(s + 4)/(s(s + 1)(s + 4))r(t) = 5 + 3t
ess =
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) = 2/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 5 rad/s、ζ = 0.7 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 2/(s + 2)ωₙ = 5 rad/sζ = 0.7
Kp =
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 = 10 nF です。3.6 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 = 10 nFf = 3.6 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) = 1600/(s(s + 20)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 1600/(s(s + 20))
PM = °