1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 21)/(s² + 4s + 4) の f(t) を求め、f(0.75) を計算せよ。
F(s) = (3s + 21)/(s² + 4s + 4)t = 0.75 s
f(0.75) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 4y′ + 13y = u′ + 4u で表される(入力 u(t)、出力 y(t))。その伝達関数 G(s) = Y(s)/U(s)(初期条件はゼロ)を求め、t = 0.3 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.3) を求めよ。
y″ + 4y′ + 13y = u′ + 4ut = 0.3 s
g(0.3) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 5(s + 7)/((s + 5)(s + 9)) である。基準入力に大きさ 2 のステップを加える。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 5(s + 7)/((s + 5)(s + 9))R = 2
ess =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 25 が、プラント G(s) = 1/(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 = 25G(s) = 1/(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) = 78/(s² + 7s + 39) 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) = 78/(s² + 7s + 39)
%OS = %
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 205/(s(s + 4)) である。ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、閉ループのステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 205/(s(s + 4))
ts = 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 + 3)(s + 4)) です。ゲインを上げていくと、閉ループが安定限界に達します。持続振動の周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 4))
ω = rad/s
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(s + 4)) の根軌跡を示します。閉ループ極の減衰比が ζ = 0.707 となるゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 4))ζ = 0.707
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 2/(1s + 1) を、比例ゲイン K = 10 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/(1s + 1)K = 10
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) = 1/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 4 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) = 1/(s + 2)ωₙ = 4 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 = 2 Ω の両端でとり、L = 10 mH、C = 4.7 µF である。 Q 値 Q を求めよ。
R = 2 ΩL = 10 mHC = 4.7 µF
Q =
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) = 482/(s(s + 6)(s + 10)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 482/(s(s + 6)(s + 10))
GM = dB