1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (4s + 8)/(s² + 2s + 17) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.2) を計算せよ。
F(s) = (4s + 8)/(s² + 2s + 17)t = 0.2 s
f(0.2) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 8y′ + 15y = 45·u(t) に従い、y(0) = 5、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 4 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.1) を求めよ。
y″ + 8y′ + 15y = 45·u(t)y(0) = 5y′(0) = 0u(t) = 4t = 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) = 28/(s(s + 2)) である。基準入力はランプ r(t) = 2·t である。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 28/(s(s + 2))r(t) = 2·t
ess =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 70/(s(s + 9)) を、センサのゲイン H = 1 の負帰還ループに入れる。閉ループの極は複素数である。 その虚部 ωd(正の値)を rad/s で求めよ。
G(s) = 70/(s(s + 9))H = 1
ωd = rad/s
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 31/(s² + 3s + 31) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 31/(s² + 3s + 31)
tp = s
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 1 kg のおもりが、ばね定数 k = 800 N/m のばねと粘性ダンパ c = 6 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 = 100 N を突然加える。 最大変位 xmax を mm で求めよ。
m = 1 kgk = 800 N/mc = 6 N·s/mF = 100 N
xmax = mm
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 + 10)/((s − 1)(s + 3)) は s = 1 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 + 10)/((s − 1)(s + 3))
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 + 1)(s + 5)(s + 6)) の根軌跡を描きました。軌跡が虚軸と交わる周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/((s + 1)(s + 5)(s + 6))
ω = rad/s
9.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 5·t²/2 が、G(s) = 4(s + 4)/(s²(s + 5)) 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)/(s²(s + 5))r(t) = 5·t²/2
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s(s + 6)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.5 にするゲイン K を求めなさい。
G(s) = 2/(s(s + 6))ζ = 0.5
K =
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 = 1 kΩ, C = 2.2 nF です。290 kHz の正弦波入力が加えられます。 vin に対する vout の位相のずれ φ を度で求めよ。
R = 1 kΩC = 2.2 nFf = 290 kHz
φ = °
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) = 1300/(s(s + 10)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 1300/(s(s + 10))
PM = °