1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (4s + 2)/(s² + 4s + 4) の f(t) を求め、f(0.5) を計算せよ。
F(s) = (4s + 2)/(s² + 4s + 4)t = 0.5 s
f(0.5) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 5y′ + 6y = 18·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 5 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.5) を求めよ。
y″ + 5y′ + 6y = 18·u(t)u(t) = 5y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.5 s
y(0.5) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 6/(s + 6) には、ゲイン H₁ = 2 の内側(マイナー)の負帰還ループがある。コントローラのゲイン K = 8 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの極 p を求めよ。
G(s) = 6/(s + 6)H₁ = 2K = 8
p =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 4 が、プラント G(s) = 4/(s + 4) 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 10 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 4G(s) = 4/(s + 4)D = 10R = 0
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 38/(s² + 4s + 38) 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) = 38/(s² + 4s + 38)
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、オーバーシュートは 20 % で、最初のピークは t = 1 s に現れる。固有角周波数 ωn を求めよ。
%OS = 20 %tp = 1 s
ωn = rad/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 + 10)) 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 + 1)(s + 10))
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 + 7)(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 + 7)(s² + 4s + 20))
θd = °
9.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 0.5·t²/2 が、G(s) = 2(s + 1)/(s²(s + 10)) 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) = 2(s + 1)/(s²(s + 10))r(t) = 0.5·t²/2
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) = 10/(s + 5) を制御しています。閉ループは ωₙ = 8 rad/s、ζ = 0.6 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 10/(s + 5)ωₙ = 8 rad/sζ = 0.6
Kp =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の直列 RLC バンドパスフィルタでは、出力は R = 5 Ω の両端でとり、L = 10 mH、C = 10 µF である。 −3 dB 帯域幅 BW を Hz で求めよ。
R = 5 ΩL = 10 mHC = 10 µF
BW = Hz
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) = 920/(s(s + 8)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 920/(s(s + 8))
ωc = rad/s