1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 20/(s(s + 2)(s + 6)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.3) を計算せよ。
F(s) = 20/(s(s + 2)(s + 6))t = 0.3 s
f(0.3) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 8y′ + 15y = 45·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(0.25) を求めよ。
y″ + 8y′ + 15y = 45·u(t)u(t) = 10y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.25 s
y(0.25) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 22/(s + 3) を、センサのゲインが H = 0.1 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 1 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 22/(s + 3)H = 0.1R = 1
css =
4.ブロック線図むずかしい
G₁ = 6/(s + 3)、G₂ = 1/(s + 7)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 1、外側の負帰還 H₂ = 0.5 のブロック線図を簡単にせよ。C(s)/R(s) の直流ゲイン T(0) を求めよ。
G₁ = 6/(s + 3)G₂ = 1/(s + 7)H₁ = 1H₂ = 0.5
T(0) =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 219/(s² + 13s + 73) で、単位ステップ入力を受ける。 極は s = σ ± jωd である。その実部 σ を求めよ。
G(s) = 219/(s² + 13s + 73)
σ =
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
制御対象 G(s) = (s + 8)/((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 + 8)/((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 + 2)(s + 3)(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 + 2)(s + 3)(s + 6))
ω = rad/s
9.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 2/(0.5s + 1) を、比例ゲイン K = 5 で単位フィードバックのループにより制御します。ステップ入力に対する定常偏差 ess を、ステップの大きさに対する百分率で求めなさい。
G(s) = 2/(0.5s + 1)K = 5
ess = %
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 5 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/(s(s + 3)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.5 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 4/(s(s + 3))Kp = 5ζ = 0.5
Kd = s
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 4 rad/s における G(s) = 42(s + 9)/(s(s + 17)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 42(s + 9)/(s(s + 17))ω = 4 rad/s
∠G(jω) = °
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) = 100/(s(s + 8)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 100/(s(s + 8))
PM = °