1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (4s + 25)/(s² + 8s + 16) の f(t) を求め、f(0.1) を計算せよ。
F(s) = (4s + 25)/(s² + 8s + 16)t = 0.1 s
f(0.1) =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = 9、y′(0) = −6 の条件で y″ + 6y′ + 8y = 0 を解き、y(0.2) を求めよ。
y″ + 6y′ + 8y = 0y(0) = 9y′(0) = −6t = 0.2 s
y(0.2) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/((s + 1)(s + 5)) を単位負帰還ループに入れる。閉ループが臨界減衰(等しい 2 つの実数極)になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/((s + 1)(s + 5))単位負帰還
K =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 40/(s(s + 2)) を、センサのゲイン H = 0.5 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) = 40/(s(s + 2))H = 0.5
ωd = rad/s
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 69/(s² + 7s + 23) 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) = 69/(s² + 7s + 23)
ts = s
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 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 = 63 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 = 25 N を突然加える。 減衰比 ζ を求めよ。
m = 5 kgk = 5000 N/mc = 63 N·s/mF = 25 N
ζ =
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは K = 1、L(s) = K/(s(s + 1)(s + 2)) で動作しています。閉ループが不安定になるまでに、ゲインを何倍まで上げられますか。倍率 m を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 1)(s + 2))K = 1
m =
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)/(s(s + 3)) の根軌跡は、s = 0 と s = −3 の間で実軸から離れ、円を描いて零点の左側で再び実軸に戻ります。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K(s + 5)/(s(s + 3))
sb =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 10·t²/2 が、G(s) = 2(s + 2)/(s²(s + 1)) 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 + 2)/(s²(s + 1))r(t) = 10·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) = 1/(s + 1) を制御しています。閉ループは ωₙ = 3 rad/s、ζ = 1 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 1/(s + 1)ωₙ = 3 rad/sζ = 1
Ki =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ローパスフィルタ は R = 10 kΩ, C = 22 nF です。7.2 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 = 10 kΩC = 22 nFf = 7.2 kHz
|H| = dB
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) = 60/(s(s + 2)(s + 6)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 60/(s(s + 2)(s + 6))
GM = dB