1. ラプラス変換 ふつう
t (s) f(t) t = 0.3 f(0.3) = ? F(s) = 60/(s(s + 2)(s + 5)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.3) を計算せよ。
F(s) = 60/(s(s + 2)(s + 5)) t = 0.3 s
f(0.3) =
2. ラプラス変換 むずかしい
t (s) y(t) t = 0.1 y(0.1) = ? ある系が y″ + 11y′ + 30y = 60·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″ + 11y′ + 30y = 60·u(t) u(t) = 10 y(0) = 0, y′(0) = 0 t = 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) = 20/(s(s + 1)) である。基準入力はランプ r(t) = 1·t である。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 20/(s(s + 1)) r(t) = 1·t
ess =
4. ブロック線図 むずかしい
R(s) + K s(s + 4)(s + 7) G(s) C(s) − プラント G(s) = K/(s(s + 4)(s + 7)) を単位負帰還ループに入れる。 安定な最大ゲインでは、ループは振動します。振動の周波数 ω を rad/s で求めよ。
G(s) = K/(s(s + 4)(s + 7)) 単位負帰還
ω = rad/s
5. ステップ応答 ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 8/(s² + 4s + 16) 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) = 8/(s² + 4s + 16)
%OS = %
6. ステップ応答 むずかしい
k = 5000 N/m c = 20 N·s/m m = 0.5 kg F = 50 N x(t) 質量 m = 0.5 kg のおもりが、ばね定数 k = 5000 N/m のばねと粘性ダンパ c = 20 N·s/m にぶら下がっている(m·x″ + c·x′ + k·x = F)。平衡状態で静止しているところに、一定の力 F = 50 N を突然加える。 最大変位 xmax を mm で求めよ。
m = 0.5 kg k = 5000 N/m c = 20 N·s/m F = 50 N
xmax = mm
7. 安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡 ふつう
R(s) + 360 1 s(s + 4)(s + 6) C(s) − 図のループは負帰還で、L(s) = 360/(s(s + 4)(s + 6)) 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) = 360/(s(s + 4)(s + 6))
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 + 5)(s² + 4s + 20)) について、上半平面にある複素極からの根軌跡の出発角 θd を、正の実軸から測って求めなさい。
L(s) = K/((s + 5)(s² + 4s + 20))
θd = °
9. 定常偏差と PID 制御 ふつう
r(t) = 5t + 5 s(s + 1)(s + 4) C(s) − ランプ入力 r(t) = 5t が、G(s) = 5/(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) = 5/(s(s + 1)(s + 4)) r(t) = 5t
ess =
10. 定常偏差と PID 制御 むずかしい
r(t) = 2t + 5 + 1/s 5 (s + 5)(s + 10) C(s) − PI 制御器 C(s) = 5 + 1/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/((s + 5)(s + 10)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 2t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 5 + 1/s G(s) = 5/((s + 5)(s + 10)) r(t) = 2t
ess =
11. ボード線図と余裕 ふつう
vin R = 1000 Ω L = 22 mH vout 図の RL ハイパスフィルタ は R = 1000 Ω, L = 22 mH です。22 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 = 1000 Ω L = 22 mH f = 22 kHz
|H| = dB
12. ボード線図と余裕 むずかしい
|H| (dB) 0.1 0.1 1 1 10 10 100 100 −60 −40 −20 0 20 40 60 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −180 −135 −90 −45 0 ωc ユニティフィードバック系の開ループ伝達関数は L(s) = 13/(s(s + 1)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 13/(s(s + 1))
PM = °